مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی و عددی تاثیرخرابی مواد نرم بر توانایی تحمل بار لوله دارای فرورفتگی با فشار داخلی، ضخامت دیواره و قطر سمبه متفاوت

نویسندگان
دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی بابل
چکیده
در این مقاله تاثیر خرابی مواد نرم بر رفتار لوله های دارای فرورفتگی تحت بارگذاری فشار داخلی به کمک روش های تجربی و عددی مورد بررسی قرار می‌گیرد. در روش عددی رفتار پلاستیک لوله ها تحت فرآیند ایجاد فرورفتگی با استفاده از تئوری مکانیک خرابی محیط های پیوسته و آنالیز المان محدود الاستیک-پلاستیک مدلسازی می شود. در شبیه سازی های المان محدود، از مدل خرابی پلاستیسیته پیشنهاد شده توسط ژو و ویرزبیکی استفاده می شود. این مدل خرابی پلاستیسیته تاثیر چهار پارامتر مهم در پیش بینی شکست مواد نرم تحت عناوین قانون خرابی، نرمی پذیری، فشار هیدروستاتیک و زاویه لود را در بر می گیرد. عمق فرورفتگی هدف به عنوان معیار برای بررسی توانایی تحمل بار لوله تحت فرآیند ایجاد فرورفتگی توسط سمبه کروی صلب در نظر گرفته می شود. به منظور راستی آزمایی محاسبات عددی، مجوعه ای از تست های آزمایشگاهی بر روی لوله فولادی API XB با فشار داخلی اتمسفریک انجام می گیرد. بعد از مرحله راستی آزمایی، محاسبات پارامتریک برای محدوده متفاوتی از فشار داخلی، ضخامت دیواره و قطر سمبه برای لوله آلمینیومی 2024-T351 با و بدون در نظر گرفتن تاثیر خرابی انجام می گیرد و نتایج مقایسه خواهند شد. نهایتاً نشان داده می شود که خرابی نقش مهمی در پیش بینی توانایی تحمل بار لوله دارای فرورفتگی بازی می نماید. نتایج این مقاله توانایی مدل در نظر گرفته شده در پیش بینی شکست مواد نرم تحت بارگذاری های چند محوره را تائید می‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental and numerical investigation of ductile damage Effect on load bearing capacity of a dented pipe with different internal pressure, wall thickness and indenter diameter

نویسندگان English

Reza Akbari Alashti
Sanaz Jafari
Seyed Jamal Hosseinipour
Abdol Hamid Gorji
Mechanical Engineering Department Babol University of Technology
چکیده English

In this paper, the effect of ductile damage on the behavior of a dented pipe subjected to internal pressure is investigated by experimental and numerical methods. In the numerical investigation, the plastic behavior of pipes under indentation is studied using continuum damage mechanics theory and the elastic-plastic finite element analysis. Finite element calculations are carried out using the damage plasticity model proposed by Xue and Wierzbicki (X-W). The proposed damage plasticity model incorporates effects of four parameters that play important role in predicting the fracture initiation, namely the damage rule, the softening effect, the hydrostatic pressure and the Lode angle. The target dent depth is considered as an indication of the load bearing capacity of the pipe under indentation process by a rigid spherical indenter. To validate numerical calculations, a series of experimental tests are conducted on the API XB steel pipe with atmospheric pressure. After verification, numerical calculations for different ranges of internal pressures, wall thicknesses and indenter diameters with and without damage effect are carried out for aluminum 2024-T351 pipe and results are compared. It is shown that damage plays an important role on the load bearing capacity of an indented pipe. Results of the present study confirm the credibility of the proposed model in predicting the ductile fracture under multi-axial state of stress loadings.

کلیدواژه‌ها English

experimental test
Ductile damage
Indentation
Finite element analysis
Load bearing capacity