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

Abstract

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.