بخشی از مقاله
چکیده
انشعاب ها درمخازن اجباري هستند که گاهی اوقات تعداد آنها ممکن است به ده ها انشعاب برسد،در این مقاله تحلیل فاصله اثرگذاري تنش ها بر یکدیگر در شرایط مختلف اطراف دو انشعاب مجاور و تعیین فاصله بحرانی دو انشعاب در یک پوسته استوانه اي تحت نیروي برشی برررسی شد.نتایج بدست آمده نشان می دهد که اگر در مخازن استوانه اي نازل تحت بارگذاري نیروي برشی قرار گیرد و فاصله دو نازل از 0/1 شعاع نازل کمتر باشد،دیگر نمیتوان از نتایج طراحی یک نازل تنها که در مراجع آمده است استفاده کرد و بایستی از نتایج تحلیل المان محدود استفاده نمود .
مقدمه
از مسائل مورد توجه طراحان مخازن تحت فشار در طول دهههاي گذشته، بررسی کمی و کیفی، و طراحی دریچهها و نازلهاي شعاعی، مایل و اتصالات انشعابی است و سالها است که کمیته تحقیقات مخازن تحت فشار - PVRC - به برسی مسائل توزیع تنش در مجاورت دریچههادرگونههاي مختلفی مبادرت نموده است. طراحی و محاسبات ضرایب تمرکز تنش و چگونگی تقویت دریچهها و اتصالات در3]و[4 آمده است.
بر همین اساس و به دلیل اهمیت تنش هاي بحرانی در ناحیه اتصال به عنوان یکی از نکات مورد توجه در طراحی، در این مقاله با استفاده از روش اجزاء محدود و بکار گیري نرم افزار انسیس سعی شده است تا تأثیر فاصله انشعابها بر تنشها و میزان تداخل آنها با نازل هاي مجاور در مخزن استوانه اي تعیین و بررسی گردد - شکل. - 1 نکته مورد توجه آنکه این تحلیل شامل پوستههایی است که در حوزه اعتباري تئوري پوسته نازك قرار دارند - یعنی نسبت شعاع انحناء به ضخامت بیشتر از 10 باشد - . هدف اصلی در روش اجزاء محدود، یافتن حل یک مسأله پیچیده از طریق جایگزینی آن با یک سري معادلات جبري میباشد.
مبانی تحقیق
تمام مطالعات قبل مربوط به تحلیل تنش اطراف یک نازل تنها می شد. از دیگر مسائل انشعاب ها در مخازن وجود انشعاب هاي مجاور و نزدیک به هم میباشد. مقررات مربوط به رعایت فاصله بین انشعاب ها در ASME و BSI درج شده است . در آیین نامه ASME روش المان محدود براي تعیین تنش در اطراف مجاري بعنوان یکی از روشهاي تحلیلی، قابل قبول تشخیص داده شده است . نادران تأثیر فاصله بین انشعاب ها در مخزن کروي روي سیستم تنش ها و ضرایب تمرکز تنش را با روش المان محدود و استفاده از برنامه کامپیوتري آباکوس بررسی کرده است.
[2] بر حسب تعریف نسبت دو برابر تنش برشی ماکزیمم به تنش غشایی مخزن را ضریب تمرکز تنش مینامند. فاصله بین انشعاب ها بوسیله پارامتر که نصف زاویه مرکزي روبرو به کمانی است که نزدیکترین نقاط انشعاب ها را به یکدیگر وصل میکند، اندازه گیري میشودجمعاً. 260 مدل با پارامترهاي هندسی مختلف آنالیز الاستیک شدهاند، تا چگونگی توزیع تنشها در اطراف انشعاب ها و تأثیر فاصله آن ها بر تنشها روشن شود. فهام و نادران به محاسبه شدت تنش در دو نازل مجاور و محاسبه فاصله بحرانی دو نازل استوانهاي در تقاطع با مخزن کروي تحت بارگزاري خارجی پرداختند و نتایج را بصورت نمودارهاي تغییرات ضرایب تمرکز تنش بر حسب فاصله دو نازل براي ابعاد مختلف هندسی نازل و مخرن ارائه کردند. [1]
تحلیل تنش مخزن استوانه اي با یک نازل منفرد تحت نیروي برشی
براي اعمال نیروي برشی دو حالت اصلی و مستقل میتوان متصور بود - شکل: - 2
الف- نیروي برشی اعمال شده عمود بر محور مخزن باشد که آن را نیروي برشی حالت1 مینامیم. ب- نیروي برشی اعمال شده موازي محور مخزن باشد که آن را نیروي برشی حالت2 مینامیم
شکل :2 اعمال نیروي برشی در دو حالت اصلی مختلف
پوسته مخزن مطابق شکل2 با ابعاد هندسی R 1 m شعاع مقطع مخزن، h 10 m ارتفاع و T 0.001 m ضخامت مخزن در نظر میگیریم. محل نصب انشعاب در وسط آن است و تحلیل تنش براي شعاع هاي مختلف نازل و مخزن تحت نیروي کششی 100 نیوتن انجام می دهیم. به ترتیب شعاع هاي نازل را Rn 0 / 05, 0 /1, 0 / 2 , 0 / 3, 0 / 5 m در نظر میگیریم.
