بررسی تاثیر نقاط چبیشف بر نرخ همگرایی پاسخ ها در مدل سازی نظری تماس الاستیک بین سنبه کروی صلب با لوله فولادی API XB

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی بابل، بابل، ایران

چکیده

دراین مقاله مدل نظری از فرآیند تماس بین سنبه کروی صلب با لوله فولادیAPI XB ارائه می­شود تا شبیه­ساز فرو­رفتگی ایجاد شده بر لوله­ها در محیط­های کاری باشد و از نتایج آن بتوان برای تخمین توزیع تنش-کرنش و به دنبال آن عمر کاری مفید لوله در ناحیه فرو­رفتگی استفاده کرد. در مدل­سازی نظری، معادلات تعادل حاکم بر پوسته­های استوانه­ای جدار نازک به کمک روش ناویر، بر اساس مولفه­های تغییر­مکان بیان و با روش تفاضلات محدود از مرتبه بالا به همراه روش برون­یابی ریچاردسون حل خواهند شد و استفاده از نقاط چبیشف بر روی نرخ همگرایی پاسخ­ها در شبکه­بندی تفاضلات محدود مورد بحث قرار می­گیرد. فشار تماسی بین سنبه و لوله در هر لحظه از بارگذاری به کمک نظریه­های مکانیک تماسی تخمین زده می­شود و به صورت بارگذاری جانبی بر مدل نظری اعمال می­گردد. برای مقایسه نتایج از روش المان محدود استفاده خواهد شد. نهایتاً مشاهده می­شود که نتایج دو روش با درصد خطای کمتر از 5٪ سازگاری بسیار خوبی با هم دارند و مدل نظری قابل کاربرد برای انواع ابعاد، جنس، شرایط مرزی و بارگذاری در لوله و سنبه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Cosham A and Hopkins P., The effect of dents in pipelines-guidance in the pipeline defect assessment manual, International Journal of Pressure Vessels and Piping, p. p.127–139, 2004.
[2] Johnson K. L, Contact mechanics, 1985.
[3] Perez-Gonzalez A., Fenollosa-Esteve C., Sanchez-Marın F and Vergara M., A modified elastic foundation contact model for application in 3D models of the prosthetic knee, Medical Engineering & Physics, Vol. 30, p. p. 387–398, 2008.
[4] Greenwood J. A., Analysis of elliptical hertzian contact, Tribology International, Vol. 30, p. p. 235-237, 1997.
[5] Flugge W., Stresses in shells, Springer, 1973.
[6] Niordson F., Shell theory, Elsevier Science Publication, 1985.
[7] seng O and wing C., the elastic analysis on a dent of pressurized pipe, International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 38, p. p. 369-383, 1989.
[8] seng O., derivation of stresses associated with a long axial dent in a pressurized cylinder, International journal of mechanical science, Vol. 33, p. p. 115–123, 1991.
[9] Akbari Alashti R and Jafari S., Analytical hertz model of indentation on pipes by rigid spherical indenters.ISME2013.
[10] Bachut J and Iflefel I.B., Collapse of pipes with plain or gouged dents by bending moment, International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 84, p. p. 560–571, 2007.
[11] Bachut J and Iflefel I.B., Experimental and Numerical Investigation of Plain and Gouged Dents in Steel Pipes Subjected to Pressure and Moment Loading, ASME, Vol. 130, 2008.
[12] Iflefel I.B, MoffatD. G and Mistry J., The interaction of pressure and bending on a dented pipe, International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 82, p. p. 761–769, 2005.
[13] Akbari Alashti R., Jafari S and Hosseinipour S. J., Load bearing capacity of a dented aluminum pipe subjected to internal pressure considering the effect of ductile damage, Latin American Journal of Solids and Structures, Vol. 12 p. p. 355-384, 2015.
[14] Jafari S., Akbari Alashti R and Hosseinipour S. J., Comparison of Ductile Fracture Models on Load Bearing Capacity of a Dented Aluminum Pipe Subjected to Internal Pressure, Arabian journal for science and engineering, Vol. 39, p. p. 8031–8049, 2014.
[15] Akbari Alashti R., Jafari S and Hosseinipour S. J., Experimental and numerical investigation of ductile damage effect on load bearing capacity of a dented API XB pipe subjected to internal pressure, Engineering Failure Analysis, Vol. 47,p. p. 208–228, 2015.
[16] Akbari Alashti R., Jafari S., Hosseinipour S. J and Gorji A. H., Experimental and numerical investigation of ductile damage effect on load bearing capacity of dented pipe with different internal pressure,  wall thickness and indenter diameter. Modares Mechanical Engineering, Vol. 13, pp. 74-85, 2013. (in Persian).
[17] Akbari Alashti R and Jafari S., The effect of ductile damage on plastic behavior of a rotating disk with variable Thickness subjected to mechanical loading, Scientia Iranica B, Vol. 23, p. p. 174-193, 2016.
[18] Shu C., Differential quadrature and its Application in Engineering, Springer, 2000.
[19] Li J., General explicit difference formulas for numerical differentiation, J. Comput. Appl. Math, p. p. 29–52, 2005.
[20] Ashok K and Singh S. B., Finite Difference Formulae for Unequal Sub- Intervals Using Lagrange’s Interpolation Formula, International Journal of Mathmatic Analysis, Vol. 3, p. p.  815 – 827, 2009.
[21] Vismor T., Matrix Algorithms, 2012.
[22] Ma Y., Ge Y. and A Y., high order finite difference method with Richardson extrapolation for 3D convection diffusion equation, Applied Mathematics and Computation, Vol. 2, p. p. 3408–3417, 2010.