ارزیابی عملکرد نشت قبل از شکست و تعیین اندازه مجاز ترک های اولیه مخازن cng فولادی

مخازن cng به دلیل پر و خالی شدن های متوالی، به طور متناوب تحت فشارهای بسیار بالا قرار می گیرند. ترک های سطحی مخزن می توانند با مکانیزم خستگی-خوردگی رشد کنند. بنابراین، این مخازن برای یک عمر کاری محدود طراحی شده و ترک های اولیه آن ها نباید از یک حد مجاز بزرگ تر باشد. بارگذاری مخزن پس از عمر کاری، باعث رشد ترک های سطحی و عبور آن ها از ضخامت می گردد. استانداردهای مخازن cng عملکرد نشت قبل از شکست برای این محصول الزامی می دانند. در این تحقیق، با استفاده از مکانیک شکست و آسیب، روش هایی تحلیلی برای ارزیابی عملکرد نشت قبل از شکست و تعیین اندازه مجاز ترک های اولیه مخازن cng فولادی پیشنهاد شده است. در این تحقیق، یک روش ساده و کاربردی برای تعیین اندازه مجاز ترک های اولیه و یک مدل تحلیلی نوین برای ارزیابی عملکرد نشت قبل از شکست ارایه شده اند. این روش ها در تحلیل یک مخزن 60 لیتری ساخت شرکت فابر ایتالیا ، به کار گیری می شوند. برای تعیین اندازه مجاز ترک های اولیه، از رهیافت رشد معکوس ترک های بحرانی استفاده شده است. رشد معکوس ترک های سطحی بحرانی برای بازه زمانی به اندازه عمر کاری مخزن، گستره ای از اندازه ترک های اولیه با عمر مجاز را به دست خواهد داد. ضرایب شدت تنش ki ترک های سطحی نیم بیضی با استفاده از حل های شناخته شده نیومن و راجو محاسبه شده اند. رشد ترک نیز با انتگرال گیری چرخه به چرخه از روابط رشد خستگی، محاسبه گردیده است. برای ارزیابی عملکرد نشت قبل از شکست، تحلیل پایداری رشد نرم ترک سطحی بحرانی در هنگام عبور از ضخامت، پیشنهاد شده است. ضخامت باقیمانده در پیشانی این ترک سطحی، تحت فشار بیشینه به صورت نرم شکسته شده و یک ترک تمام عمق به وجود می آید. پایداری ترک حاصل، به معنی وقوع عملکرد نشت قبل از شکست ارزیابی می گردد. شبیه سازی رشد نرم با به کارگیری یکی از شناخته شده ترین مدل های میکرومکانیکی آسیب یعنی مدل گرسن (gtn)، انجام می شود. این مدل آسیب، در نرم افزار abaqusexplicit پیاده سازی شده است. در این تحقیق، مدل آسیب گرسن به طور موفقیت آمیزی توانایی خود را در تحلیل رشد نرم ترک های سطحی، شبیه سازی پدیده عبور از ضخامت و پیش بینی پدیده قایقی شدن پیشانی ترک در حین رشد نرم نشان داده است. تعدادی از پارامترهای مدل با استفاده از روابط موجود به دست آمده اند. پارامتر های کسر حجمی حفره اولیه (f0) و بحرانی (fc) نیز با شبیه سازی آزمون خمش سه نقطه ای تجربی و کالیبراسیون اجزای محدود نمودار j-?a تعیین شده اند. در نهایت، شبیه سازی رشد ترک مدل یک هشتم ساده مخزن، پایداری رشد و عملکرد نشت مخزن مورد بررسی را نشان داده است.