Κόπωση υπόγειων σωληνωτών χαλύβδινων αγωγών υπό την παρουσία τοπικού λυγισμού : προσομοίωση πεπερασμένων στοιχείων και σχεδιασμός

Abstract

Η παρούσα εργασία μελετά την κόπωση χαλύβδινων αγωγών υπό την παρουσία τοπικού λυγισμού μορφής ύβωσης. Η διερεύνηση γίνεται αριθμητικά με χρήση μη γραμμικής ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων με το πρόγραμμα ABAQUS και βασίζεται σε πειραματικές δοκιμές που διεξήχθησαν από το Ολλανδικό Ίδρυμα Ερευνών (ΤΝΟ, Gresnigt, 2002). Αρχικά περιφράφεται ο εξοπλισμός και η διεξαγωγή των πειραμάτων η οποία περιλάμβανε κυκλική φόρτιση του αγωγού σε κάμψη και σε εσωτερική πίεση υπό την παρουσία τοπικού λυγισμού μορφής ύβωσης. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η αριθμητική προσομοίωση του πρώτου και δεύτερου σταδίου των πειραμάτων κατά την οποία χρησιμοποιούνται στοιχεία κελύφους και λαμβάνεται υπόψη η μη γραμμικότητα της γεωμετρίας και του υλικού. Μετά από σύγκριση αριθμητικών και πειραματικών αποτελεσμάτων προκύπτει ότι βρίσκονται σε συμφωνία. Επιπλέον γίνεται παραμετρική μελέτη όσον αφορά την επίδραση του βάθους ύβωσης και της εσωτερικής πίεσης στο εύρος των λογαριθμικών παραμορφώσεων. Τέλος σύμφωνα με τις σχέσεις των Basquin, Coffin- Manson και Miner υπολογίζεται η αντοχή σε κόπωση. Ο υπολογισμός του αριθμού κύκλων φόρτισης πριν τη θραύση (διάρκεια ζωής) γίνεται βάσει μετρήσεων, από την αριθμητική ανάλυση που έχει προηγηθεί, του εύρους των κύριων παραμορφώσεων στη κρίσιμη περιοχή για δημιουργία ρήγματος (περιοχή σχηματισμού της τοπικής ύβωσης στην άνω γενέτειρα του αγωγού).