تحلیل شکست لوله‌های GRP و بازشدگی دهانه‌ی ترک با معیار انتگرال J تحت فشار داخلی

Abstract

امروزه، با توجه به معایب گسترده‌ی لوله‌های فلزی نظیر خوردگی از داخل و خارج، عدم شکل‌پذیری آسان، رسوب‌پذیری زیاد بدلیل زبری زیاد جداره‌ی داخلی و جذب زیاد املاح، افت فشار بالا بدلیل ناصافی سطح داخلی، وزن زیاد و مشکلات نصب و عمر کم و ... استفاده‌ی روزافزون از لوله‌های پلیمری در حوزه‌ی وسیعی از خطوط لوله‌ی شهری، صنعتی، دریایی، حفاری و کشاورزی مورد توجه قرار گرفته است. بررسی میزان آسیب وارد بر لوله‌های کامپوزیتی تقویت شده با الیاف شیشه تحت زوایای مختلف در اثر فشار داخلی که در درازمدت در اثر پدیده‌ی خزش ممکن است دچار شکست شوند کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از این‌رو، در تحقیق حاضر به شبیه‌سازی شکست با معیارهای تسای-وو و هاشین با روش اجزاء محدود و با استفاده از نرم‌افزار آباکوس و همچنین بازشدگی دهانه‌ی ترک در اثر فشار داخلی در این لوله‌ها با لایه‌چینی‌های مختلف با معیار انتگرال J پرداخته شده است. نتایج تحقیق حاضر نشان می‌دهد که زمینه‌ی لوله‌ی کامپوزیتی تحت کشش و الیاف این لوله که تحت فشار و کشش قرار دارند دچار شکست نشده اما زمینه‌ی لوله‌ی کامپوزیتی تحت فشار، دچار شکست شده است. با توجه به نتایج بدست آمده برای هر ده لایه در زوایا‌ی لایه‌چینی از [(30)]تا[(60)] میزان شاخص شکست کمتر از یک است اما، در آرایش‌های‌ لایه‌چینی ‌[(70)]، [(80)]و [(90)] مقدار این شاخص بیشتر از یک بوده در نتیجه، لوله‌ی کامپوزیتی دچار گسیختگی ‌شده است. همچنین، ضریب شدت تنش در زاویه‌ی لایه‌چینی [(55)] دچار افت ناگهانی شده اما با افزایش زاویه، مقدار این ضریب افزایش یافته است.