بخشی از مقاله
چکیده
امروزه لولههای کامپوزیتی فایبرگلاس GRE نقش مهمی در صنایع مختلف از جمله خطوط انتقال سیالات نفتی دارا هستند. لولههای فایبرگلاس GRE مادهی کامپوزیتی دارای الیاف تقویتکننده شیشه میباشند. از مزایای این لولهها میتوان به وزن پایین، استحکام بالا و مقاومت به خوردگی بالا اشاره کرد.
یکی از پدیدههای مخرب در لولههای تحت خمش، کمانش موضعی آنها میباشد که موجب به وجود آمدن چین و چروکها در سطح تحت فشار لوله میشود. در این پژوهش با استفاده از شبیه-سازی اجزای محدود بار بحرانی کمانش موضعی در حالتهای مختلف و همچنین تغییرات سطح مقطع و مقادیر بیضوی شدن آن در خمش لولههای کامپوزیتی فایبرگلاس بدست آورده شده است. تنشهای محیطی و طولی با توجه به جهتگیری لایه-های مختلف مورد بررسی قرار گرفته و برای اطمینان از صحت شبیهسازی، نتایج با حل تحلیلی به دست آمده از تئوری کلاسیک صفحات لایهای برای لولههای فایبرگلاس تحت خمش خالص مقایسه شدهاند.
مقدمه
پوستهها از جمله اصلیترین عناصر سازهای میباشند که استفاده از آنها در شاخههای مختلف مهندسی به عنوان یک نیاز اساسی محسوب میگردد. این سازهها به علت دارا بودن ویژگیهای ممتاز در رفتار مکانیکی خود، در زمینههای مختلف از جمله صنایع نفت و گاز، سکوهای فرا ساحل دریایی، سیلوها و برج خنک کننده و هم چنین پایههای دکلهای حفاری و پلهای بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند
استفاده از لوله فایبرگلاس برای اولین بار در سال 1948 در سطح جهانی مطرح شد. اولین کاریرد لولهی فایبرگلاس که هنوز یکی از وسیعترین دامنههای کاربرد را دارد در صنایع نفت میباشد. در ایران در سال 1380 سهم فرآیند تولید محصولات کامپوزیتی به روش دستی 63 درصد و سهم لولههای فایبرگلاس 34 درصد بوده است که این مقادیر در سال 1386 به 43 درصد و 48 درصد تبدیل شدهاست. امروزه با توجه به مزایای سبکی، مقاومت به خوردگی و نصب لولههای فایبرگلاس، تلاش بر جایگزینی لولههای فلزی با آنهاست. استفاده از لولههای فایبرگلاس علاوه بر صرفهی اقتصادی، عمر مفید بیشتری در بر دارد
تعریف لوله فایبرگلاس نیز در مراجع گوناگون متفاوت است. با استناد به مرجع - امین زاده، - 1386 بدین شرح میباشد: یک محصول استوانه ای که در ساختار خود دارای الیاف تقویت کننده شیشه باشد که در یک بستر پخته شده از رزین ترموست قرار گرفته باشند. دو نوع مرسوم لولههای فایبرگلاس با نامهای RTRP و RPMP شناخته می شوند. در صنعت نفت اطلاق نامهای FRP یا GRE نیز به لولههای فایبرگلاس معمول است
لوله فایبرگلاس دارای انعطاف پذیری وسیعی در طراحی میباشد و در دامنه وسیعی از قطرهای استاندارد به کار میرود. لولههای فایبرگلاس از ترکیب خاصی از مواد مرکب شامل الیاف و رزین تشکیل یافتهاند. با انتخاب صحیح ترکیبات و مقدار مواد و انتخاب فرایند مناسب، طراح میتواند به خصوصیات مورد نظر دست یابد و نتیجه آن به وجود آمدن محصولی با دامنه وسیع کاربرد و کارایی مطلوب است
ناپایداری مربوط به چند شاخه ای شدن استوانه تحت خمش که از آن اغلب به عنوان "کمانش" یاد می شود در سال 1927 توسط برازیر شناخته شد. کارامانوس - 2002 - ناپایداریهای خمشی استوانههای فولادی از جمله کمانش و بیضوی شدن سطح مقطع را مورد بررسی قرار داد - . - Karamanos, 2002 هولیارا و کارامانوس - 2011 - کمانش استوانههای فولادی جدارنازک تحت خمش را با روشهای آزمایشگاهی و اجزای محدود مورد بررسی قرار دادند
پورسینا و همکاران - 2013 - اثر ناهمسانگردی بر پدیدهی بیضوی شدن و چروکیدگیهای استوانه با روش اجزای محدود مورد بررسی قرار دادند - Poursina, Amini, . - Hassanpour, & Barati, 2012 کریمی طاری و همکاران - 1393 - کمانش پوستههای استوانهای با سختکنندههای طولی تحت بار محوری را بررسی کردند
باتوجه به جایگزینی لولههای کامپوزیتی بر لولههای سنتی فولادی در بسیاری از صنایع و همچنین بهبود قابل ملاحظه خواص مکانیکی لولههای تقویت شده با الیاف، همواره بررسی و تحلیل خواص لولههای کامپوزیتی رشته پیچی شده مورد توجه محققین بودهاست.
فرات و سرونکا - 1994 - عملکرد لولههای رشته پیچی شده با الیاف شیشه را از جنبههای گوناگون مورد بررسی قرار دادند. آنها عملکرد کوتاه مدت و دراز مدت این لولهها تحت بارگذاری سیکلی و هم چنین عملکرد آنها تحت ضربه و خرابی آنها را مورد ارزیابی قرار دادند - . - Frost & Cervenka, 1994 شیا و همکاران - 2001 - روش تحلیلی برای محاسبهی تنشهای لولههای فایبرگلاس چندلایهای تحت فشار داخلی ارائه دادند
