شبیه سازی سه بعدی رشد ترک در لوله جدار نازک تحت فشار متحرک داخلی با استفاده از روش المان محدود

تحلیل رشد ترک در استوانه جدار نازک تحت فشار متحرک کاربردهای علمی و صنعتی متنوعی دارد که از جمله می توان به پارگی لوله ها و مخازن تحت فشار در اثر انفجار گازی داخلی اشاره کرد. دتونیشن گازی درون یک لوله منجر به یک بارگذاری متحرک داخلی می شود که در نتیجه آن تغییر شکلهای گذرا در لوله بوجود می آید. در اثر ایجاد موج دتونیش در یک لوله امواج خمشی ایجاد می شوند که با سرعت معادل از سرعت موج دتونیشن در لوله حرکت کرده و ممکن است باعث رشد ترک در لوله و شکست آن شود. همچنین این امواج، کرنشهایی بسیار بالاتر از معادل استاتیک آن پدید می آورند. این تحقیق به آنالیز المان محدود رشد ترک در یک لوله جدار نازک حاوی ترک اولیه سطحی در راستای محوری تحت بارگذاری متحرک داخلی می پردازد. بارگذاری دتونیشن بصورت یک بار شوک داخلی با فشار ماکزیمم mpa 1/6 است که با سرعت m/s 2404 در طول لوله حرکت می کند. ابتدا پاسخ الاستو-دینامیک لوله با بارگذاری دتونیشن بدست آمده و جنبه های مختلف آن به لحاظ روش حل المان محدود بررسی می شود. حل عددی پاسخ سازه ای به بارگذاری دتونیشن توسط نرم افزار abaqus انجام و از المان چسبنده با معیار کشش-جدایش برای شبیه سازی رشد ترک در لوله جدار نازک استفاده شده است. بخش آخر به مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی رشد ترک از روش عددی و نتایج حاصل از آزمایش های تجربی که در مطالعات پیشین موجود است، می پردازد. شبیه سازی های انجام شده نشان می دهد که در این نوع بارگذاری بخش عمده ای از رشد ترک بصورت تناوبی و تحت تأثیر امواج سازه ای انجام می گیرد.