مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه عددی رشد ترک دینامیک در لوله های فولادی در اثر بارگذاری تراک داخلی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری/ دانشگاه تربیت مدری
2 استاد دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
در این مقاله به مطالعه عددی تغییر شکل و رشد ترک در لوله فولادی در اثر فشار متحرک داخلی پرداخته‌شده است. یک روش نظام‌مند برای تعیین پارامترهای مدل عددی مسئله شکست ناشی از تراک ارائه‌شده است. شبیه‌سازی بر روی لوله های فولادی گاز انجام‌شده است که برای ایجاد پارگی محدود در جداره لوله، از فتیله انفجاری با جنس پتن با سرعت سوزش تراک بالای 7000 متر بر ثانیه استفاده‌شده است. دو مدل المان محدود یکی برای محاسبه فشار داخلی و دیگری برای شبیه‌سازی رشد ترک ایجاد گردیدند. مدل اول بر پایه ساختار شبکه اویلرین برای محاسبه پارامترهای فشار متحرک اعمال‌شده بر روی جداره لوله ایجادشده است. مدل دوم بر پایه شبکه لاگرانژین و با روش های المان چسبنده و حذف المان برای شبیه‌سازی رشد ترک ایجاد گردید. این مدل برای شبیه‌سازی رفتار تغییر شکل و پارگی لوله از پارامترهای فشار متحرک داخلی، پارامترهای الاستو پلاستیک فولاد در حالت وابسته به نرخ بارگذاری و پارامترهای شکست دینامیک مربوط به المان های چسبنده، استفاده کرد. در مرحله بعد نتایج مدل المان محدود با مدل تحلیل راستی آزمایی گردید. مدل المان محدود توانست میزان رشد طولی ترک را با خطای کمتر از 7 درصد و محل توقف ترک را با خطای کمتر از 10 درصد نسبت به آزمایش پیش‌بینی کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical investigation of dynamic crack growth in steel pipes under internal detonation loading

نویسندگان English

hosein niasari 1
Gholamhossein Liaghat 2
1 phd student of tarbiat modares univercity
چکیده English

This paper reports numerical simulation of deformation and crack growth in steel pipes under internal moving pressure. A systematic method was developed for the determination of the detonation driven fracture problem parameters. The simulations were performed on steel gas pipes. Explosive PETN cords with detonation speed more than 7000 meters per second were used for creating a confined fracture on the pipe shells. Two finite element models were created for calculation of internal moving pressure parameters and simulation of crack growth. The first model was an Eulerian finite element model that was created for calculation of moving pressure parameters that were applied to tube shell. The second model was a Lagrangian finite element model that was created for ductile crack growth simulation with cohesive elements and element deletion methods. The model used the moving pressure parameters, elastoplastic rate dependent and dynamic cohesive element fracture parameters for simulation of deformation and crack growth. In the next step, the results of finite element model were verified using analytical models. The finite element model predicted the axial crack growth length with less than 7 percent error and crack arrest point with less than 10 percent error from experimental results.

کلیدواژه‌ها English

Crack Growth
finite element method
Cohesive Element
Internal Moving Pressure