عنوان پایان‌نامه
تحلیل ترک خوردگی خطوط لوله دریایی تقویت شده با FRP به روش xfem
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2379
- تاریخ دفاع
- ۰۲ بهمن ۱۳۹۵
- دانشجو
- زهره ولدی
- استاد راهنما
- سهیل محمدی توچائی
- چکیده
- خطوط لوله تحت فشار از جمله مهم‌ترین سازه‌های جدار می‌باشند. در این پایان‌نامه تحلیل ترک خوردگی خطوط لوله دریایی تحت فشار و دمای بالا و تقویت شده با FRP انجام شده‌است. از روش اجزاء محدود توسعه‌یافته و با استفاده از توابع غنی‌سازی نوک ترک برای کاهش تعداد المان‌های مورد نیاز و افزایش دقت استفاده شده‌است. پارامترهای مکانیک شکست و تنش ها و تغییرمکان‌ها در ترک منحنی بین لایه‌ای میان لوله و لایه تقویتی بدست آمده‌اند. علاوه‌بر مدل‌سازی ترک با طول‌های متفاوت و المان‌بندی یکسان، به منظور مشاهده کارآمدی روش مورد استفاده المان‌بندی با نوع و اندازه‌های متفاوت نیز انجام شده‌است. توابع غنی‌سازی نوک ترک برای دو محیط ارتوتروپ می‌تواند برای ترک بین‌لایه‌ای میان دو محیط ایزوتروپ و نیز میان یک محیط ایزوتروپ و یک محیط ارتوتروپ نیز مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این اثر استفاده از توابع غنی‌سازی داخل صفحه، خارج از صفحه و دورانی نوک ترک روی دقت محاسبه ضریب شدت تنش بررسی شده‌است. بازشدگی ترک (COD) و CTOA محاسبه و به عنوان معیار رشد ترک مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اثر دو نوع متفاوت لایه‌ی تقویتی، Glass/epoxy و AS4 و همینطور زاویه قرارگیری و ضخامت لایه‌ها بر بازشدگی دهانه ترک مورد بررسی قرار گرفته‌است. فایبرهای کربنی در مقایسه با فایبرهای شیشه‌ای دارای اثر بیشتری در کاهش بازشدگی ترک می‌باشند و بهترین عملکرد در قرارگیری پیرامونی فایبرها اتفاق می‌افتد
- Abstract
- Pressurized pipelines are among the most important thin wall structures. In this study, fracture analysis of FRP strengthening of high pressure and high temperature subsea pipelines are carried out. The extended finite element method is used to reduce the required number of elements and to ensure obtaining high accuracy by considering crack tip enrichment functions. Fracture mechanics parameters, as well as stresses and displacements are predicted on the curved interface between the pipe and strengthening layer. In addition to the simulation of several crack lengths on a fixed finite element mesh, different types and sizes of mesh have been utilized in order to investigate the robustness of the present method. The adopted bimaterial orthotropic enrichment functions can be used for interlaminar cracks in isotropic/isotropic and isotropic/orthotropic media. Moreover the effect of using inplane, out of plane and rotational tip enrichment functions on the accuracy of predicted stress intensity factor is investigated. Crack opening displacement (COD) and angle (CTOA) parameters are determined and used to evaluate the crack propagation characteristics. The effect of two different strengthening layers, Glass/epoxy and AS4, are also investigated. Carbon fibers more effective in COD reduction compared with E-glass fibers. Moreover the best performance is obtained by circumfrential fibers.
