رشد ترک خستگی در یک لوله انتقال گاز تحت تاثیر تغییرات فشار داخلی و تنش پسماند جوشکاری

خستگی یکی از مهم ترین انواع شکست موجود در مهندسی است. خودرو ها، کشتی ها، هواپیما ها، پمپ ها و پل ها از جمله سازه-هایی هستند که در معرض آسیب های ناشی از این پدیده می باشند. لوله های انتقال گاز نیز همواره با نوسانات فشار گاز داخلی همراهند. از طرفی عوامل متعددی ممکن است سبب ایجاد ترک های پیش بینی نشده ای در بدنه این لوله ها گردد که منجر به شروع فرایند خستگی می شود. وجود نواحی دارای تنش پسماند حاصل از جوشکاری در این لوله ها می تواند منجر به افزایش نرخ رشد ترک خستگی در آن ها گردد. هدف این تحقیق شبیه سازی ترک مذکور با استفاده از روش اجزای محدود توسعه یافته و تعیین عمر خستگی لوله می باشد. بدین منظور ابتدا با استفاده از یک آنالیز ترمو الاستیک-پلاستیک در نرم افزار abaqus مقدار و توزیع تنش پسماند ایجاد شده در فرایند جوشکاری لب به لب دو لوله از جنس api 5l-x70 محاسبه شد. سپس در نواحی جوشکاری شده لوله، یک ترک نیم بیضوی با ابعاد مشخص در صفحه شعاعی و در امتداد محور لوله، به گونه ای که قطر بزرگتر آن مماس با سطح داخلی لوله باشد در نظر گرفته شد. فشار داخلی و تنش پسماند ناشی از جوشکاری لوله به عنوان بار خارجی به مدل اعمال شده و به کمک مکانیک شکست الاستیک خطی، عمر لوله دارای ترک محاسبه گردید. نتایج روش ارائه شده تا حد امکان با نتایج تجربی و تحلیل های نظری مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می دهد