مطالعه آزمایشی و عددی اثر تقویت برای کاهش اثر بارهای محلی بر روی پوسته های استوانه ای تحت فشار داخل

بعضی مواقع ضخامت ورقی که برای تحمل فشار سیال از روابط طراحی به دست می آید، به اندازه ای نیست که در برابر این تنش ها که عموماً در ناحیه کمی از پوسته توزیع می شوند، مقاومت کند. در این مواقع طراح ناچار است راه حل هایی مثل افزایش ضخامت پوسته، استفاده از پد تقویتی و تغییر شکل و اندازه اتصال شونده را جهت جبران ناتوانی پوسته به کار برد. علاوه بر افزایش هزینه ها، اثرات محدود این روش ها طراح را با مشکل مواجه می کند. بنابر ایده ی استفاده از تقویت های محلی مثل قطاعی از یک رینگ محیطی که تحقیقات پیشین نشان داده اند تا حد مطلوبی از اثرات انواع بارهای محلی منفرد می کاهد، سعی شده است تا با تعیین چیدمان مناسب از آن ها برای نسبت های مختلف از مخزن، تنش های محلی ناشی از ترکیب بارگذاری های هم نوع کاهش یابند. در مدل المان محدود مقادیر بارگذاری برای سایز های مختلف تقویت تا حد پیدایش مقادیر مجاز تنش در پوسته، بالا می روند و با حالت بدون تقویت مقایسه می شوند. در نهایت به منظور بررسی نتایج، با شبیه سازی شرایط مدل تئوری تست های عملی برای اعمال گشتاورهای خمشی به پوسته برنامه ریزی می شوند. نتایج تئوری برای نیروهای مماسی و گشتاورهای خمشی روی سطح پوسته، به صورت نمودارهای کاربردی که پیش بینی می کنند در صورت استفاده از هر سایز تقویت با چیدمان مشخص و بهینه شده، پوسته تا چه میزان بارگذاری را تحمل می کند، ارائه می شوند. مقدار کاهش بارگذاری مجاز روی پوسته پس از حذف تقویت با مقدار کاهش تنش پس از افزودن تقویت برابر است. با معرفی پارامتری به نام فاکتور تصحیح نتایج به مواد مختلف تحت دماهای کاری گسترده تعمیم داده می شوند. اثر مجموعه تقویت بهینه شده برای بارگذاری های مختلف در هر جهتی متفاوت است و نتایج تحلیل نشان می دهند که به طور متوسط کمترین اثر مربوط به نیروهای طولی حدود 20 درصد و بیشترین اثر مربوط به گشتاور خمشی طولی در حدود 50 درصد است. گزارشات تست عملی نیز تقریباً با 10 درصد اختلاف و کمتر نتایج تئوری را تصدیق می کنند.