بخشی از مقاله
چکیده
مخازن سی ان جی به چهار دسته تقسیم میشوند که کاربرد آن برای ذخیره سوخت مصرفی خودروها همراه با استفاده مداوم و پر و خالی شدن روزانه آن هست. برای طراحی این مخازن در نظر گرفتن و بررسی رشد ترک خستگی امری ضروری به نظر میرسد.
در این تحقیق به بررسی رشد ترک در سطح داخلی مخزن نوع سوم پرداخته میشود که عمر این نوع از مخازن به خاطر استحکام خستگی پایینتر آستری فلزی نسبت به کامپوزیت، توسط آستری کنترل میشود همچنین با توجه به تحقیقات انجام شده، با تکیه بر رشد ترک نیم بیضوی در سطح داخلی آستری فلزی، تا مقدار بحرانی، عمر مخزن از دو روش تحلیلی و عددی به دست آمده است.
برای تحلیل و محاسبه میدان تنش، کرنش و جابجایی مخزن از نرمافزار آباکوس - - ABAQUS استفادهشده و از نتایج آن برای محاسبه عمر، در طول رشد ترک، در هر دو روش تحلیلی و عددی استفادهشده است. برای حل عددی از نرمافزار فرنک تری دی - FRANC3D - استفادهشده است.
عمر به دست آمده از هر دو روش باهم مقایسه شد و نتایج توافق قابل قبولی داشتند. با توجه روش ارائهشده در این تحقیق و تحقیق دیگر محققان می توان به این نتیجه رسید که برای بدست آوردن عمر رشد ترک این نوع از مخازن CNG میتوان با یک تحلیل عددی المان محدود استاتیکی جابهجاییها و فشار معادل وارد بر لاینر را محاسبه نمود سپس رشد ترک را در یک مخزن فلزی خالص که تحت فشار معادلی است، بررسی کرد.
مقدمه
امروزه سازههای جدار نازک کاربرد گستردهای در صنایع مختلف از قبیل حملونقل، نفت، هوافضا و ... دارند. مخازن تحت فشار جدار نازک نیز در گروه سازه های جدار نازک قرار می گیرند و از کاربرد آنها میتوان به مخازن سیانجی و مخازن ذخیره اکسیژن در بیمارستانها اشاره کرد. طراحی مخازن تحت فشار به دلیل لزوم کارکرد مطمئن آنها و حفظ جان انسانها از اهمیت فوقالعادهای برخوردار است و سعی میشود طراحی به گونهای انجام شود که از کارافتادگی به شکل ایمنی رخ دهد - پدیده "نشت قبل از شکست" -
مخازن تحت فشار سیانجی که به خاطر بارگذاری متناوب و اینکه در طول دوران استفاده بارها پر و خالی میشوند برای رشد ترک زمینه مساعدی را دارند. با توجه به استاندارد های طراحی مخازن سیانجی، رشد ترک خستگی در مخزن مورد نظر تحت فشار متناوب داخلی، بین 20 تا 300 بار بررسی می شود
طراحی و تحلیل این مخازن باید با در نظر گرفتن این ترکها و رشد آنها در طول استفاده از مخزن صورت گیرد. برای بدست آوردن تعداد سیکلهای لازم جهت رشد ترک خستگی از تئوری مکانیک شکست استفاده میشود.
در سال 1983 لی و ریموند - - Lee and Raymund فاکتور شدت تنش را برای ترک داخلی نیم دایره ای طولی، در یک مخزن تحت فشار استوانه ای با استفاده از روش عددی بدست آوردند و در سال 1998 لین و اسمیت - - Lin and Smith به پیشگویی رشد ترک خستگی در مخازن تحت فشار پرداختند.
در داخل کشور برای اولین بار، رحیمی و قنبری در سال 89 به طراحی، ساخت و تحلیل عددی و تجربی مخزن کامپوزیتی با لاینر آلومینیومی - سی ان جی نوع سوم - پرداختند که در داخل کشور هنوز این نوع از مخازن تحت بررسی خستگی قرار نگرفته اند.
در سال 2010 هایان و همکاران تأثیر اندازه المانها را بر مقدار عمر به دست آمده برای مخزن نوع سوم را با تأکید بر رفتار خستگی لاینر بدست آوردند. در سال 2011 یونگ و لای، مخزن فلز کامپوزیت نوع سه را تحت بار خستگی با خرابیهای سطحی در طول و عمقهای متفاوت با نرمافزار المان محدود تجاری نسترن - NASTRAN - و آزمایشهای تجربی تست کرده و عمر آن باقیمانده آنها را محاسبه کردند. دریافتند که خرابیهایی با عمق کمتر از سه میلیمتر و طول کمتر از 100 میلیمتر، عمر کاری مطمئن مخزن را تحت تأثیر قرار نمیدهد.
هدف از این مقاله محاسبه عمر مخزن با ترک های داخلی نیم بیضوی با ابعاد متفاوت می باشد، تا علاوه بر مقایسه عمر های بدست آمده برای ترک ها با طول و عمق های متفاوت، مقایسه ای بین نتایج هر دو روش تحلیلی و عددی کرده، و نیز از نتایج عمر های بدست آمده در بازرسی های دوره ای استفاده کرد.
