بررسی تاثیر ضربه عرضی بر روی اعضای لوله ای تحت فشار

لوله ها، در برخی موارد در معرض بارهای جانبی سنگین و تصادفی قرار می‎گیرند که ممکن است منجر به صدمات اساسی در آن ها شود. توانایی لوله ها در جذب انرژی بار وارده و تبدیل آن به تغییر شکل خمیری یکی از موارد مورد توجه در بسیاری از کاربرد های مهندسی می‎باشد .در لوله های زیر دریا نیز احتمال بروز حوادث مشابه وجود دارد که توجه به این موضوع بخصوص در شرایط وجود جریان سیال حائز اهمیت است . پاسخ خطوط لوله نفت و گاز تحت بارهای جانبی، که بوسیله ابزارهای کششی در راستای افقی و مایل و یا برخورد لنگر کشتی در راستای قائم و دیگر وسایل ایجاد می‎شود دارای اهمیت است و می‎توانند موجب آسیب‎های ناگهانی و جدی در خط شوند. به علاوه، بارهای جانبی ضربه ای بر اعضای لوله ای سکوهای دریایی، می‎تواند تحدیدی جدی برای رفتار سازه ای سکو باشد. مطابق توصیه‎های آیین‎نامه‎ای بخصوص آیین نامه dnv که مبنای بسیاری از بخش های این تحقیق می باشد، در این پایان‎نامه تاثیر ضربه عرضی در راستای قائم بر روی اعضای لوله ای واقع بر بستر ممتد بررسی گردیده است. در این پایان نامه سعی شده است تا پس از ارائه مبانی سازه ای خط لوله زیر دریا و موارد لازم، مسئله ضربه جانبی بر روی اعضای لوله ای بخصوص در حضور فشار های خارجی و داخلی تشریح گردد. پس از مدل سازی سه بعدی مسئله برخورد، بوسیله مدل المان محدود و با در نظر گرفتن اثر غیر خطی هندسی و مصالح در نرم افزار abaqus، صحت سنجی عملکرد مدل عددی شبه استاتیک نسبت به نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شده و سپس با توجه به مبانی فعلی طراحی و ارزیابی خسارت خطوط لوله در آیین نامه dnv، مسئله پاسخ سازه ای اعضای لوله ای در برابر قرشدگی تحت ضربهجانبی بخصوص در حضور فشار سیال تشریح می گردد. در این مدل سازی، لوله های فولادی نسبتا ضخیم که تغییر شکل های غیر ارتجاعی قابل توجهی از خود بروز می‎دهند، در نظر گرفته شده است. در ادامه تحلیل دینامیکی مسئله پاسخ سازه ای اعضای لوله ای در برابر قر شدگی تحت ضربهجانبی انجام شده است. در این پژوهش فشار داخلی لوله بر خلاف روش معمول استفاده از فشار ثابت هیدرواستاتیک، از طریق مدل سازی سیال با استفاده از المان آکوستیک اعمال شده است که با مدل سازی اضافه فشار دینامیکی، تطابق بسیار بیشتری با واقعیت پخش فشار در سیال و اندرکنش آن با جدار لوله دارد. همچنین تاثیر پارامترهایی نظیر جرم سنبه، سطح فشار داخلی سیال در لوله، اثر مدل سازی سیال با المان آکوستیک، تاثیر پارامترهای خاک بستر، اثر بستر خاکی در مقایسه با بستر صلب و غیره مورد بررسی قرار گرفته است.