بررسی عددی کمانش خطوط لوله فولادی تحت اثر بار فشاری محوری خروج از مرکز و فشار خارجی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه ارومیه

2 عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه

چکیده

خطوط لوله هنگام عبور از نقاط مختلف جغرافیایی، معمولا در معرض بارهای ترکیبی مختلف (شامل بارهای عرضی، طولی، عمودی و فشار هیدواستاتیک علاوه بر فشار داخلی) قرار می‌گیرند. در این مقاله دو نوع از بارهایی که می‌تواند تاثیرگذار باشد (فشار خارجی و بارمحوری) با استفاده از نرم افزار آباکوس ارزیابی شده است. برای ارزیابی دقیق رفتار خطوط لوله و مشاهده نوع گسیختگی ایجاد شده در اثر بارهای معرفی شده اتخاذ ناکاملی ها در تحلیل به روش عددی لازم و ضروری است. جهت صحت سنجی پاسخ‌های نرم‌افزار، نتایج تحلیل یک نمونه آزمایشگاهی با عددی مقایسه گردیده و مشاهده شد همخوانی قابل قبولی بین آن‌ها برقرار است. اثرات فشار محوری، نسبت قطر به ضخامت (D/t)، بر روی ظرفیت کمانشی فشار خارجی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و در نهایت مشاهده گردید با افزایش فشار محوری و نسبت قطر به ضخامت ظرفیت کمانشی فشار خارجی کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of Buckling behavior of steel pipeline affected by eccentric axial compression subjected to external pressure

نویسندگان [English]

  • Kia Badamchi 1
  • Hossein Showkati 2
1 Faculty of engineering. urmia university
2 Faculty of engineering. urmia university
چکیده [English]

The pipeline in service may be subjected to complicated loads (including lateral, axial, vertical loads and hydrostatic pressure in addition to internal pressure) when crossing complex geohazard regions. In this study, two kind of loads that cloud be more fundamental are numerically investigated using finite element method. The loads imposed on pipelines depend on the pipe content and the environment that the pipeline is passing through. Axial compression can arise within pipelines from thermal loads arising from hot hydrocarbon passage from offshore oil wells to an onshore station or can arise from anchor forces acting on pipelines and External pressure can arise within pipelines from hydrostatic pressure, sudden valve closures, and pump failures. It is very important to select suitable geometric imperfection form to exact investigation behavior of pipelines and mechanism of failures. In order to verification response of numerical analyses, one of the experimental results is compared with numerical result and concluded that there is a good agreement between results. Meanwhile, the effect of the eccentric axial compression, pipe diameter to wall thickness ratio (D/t) on the buckling external pressure are studied. The interaction between the axial load and external pressure was graphically demonstrated and compared for different geometrical ratios through numerical analysis. During analysis, the eccentric axial compression load in the pipe was primarily induced and maintained constant less than its capacity. Subsequently, the uniform peripheral pressure was gradually increased until failure, and, besides, the response of some specimens was separately investigated under pure external pressure and axial compression load. It was found that the D/t ratio is the decisive parameter to specify the buckling behavior of steel pipelines and type of created failure mode subjected to axial compression. Some significant conclusions were drawn based on extensive parametric studies. The buckling external pressure reduces with the increase of pre-axial compression and diameter to thickness ratio.

کلیدواژه‌ها [English]

  • steel pipeline
  • Abaqus
  • External pressure
  • Axial compression
  • Imperfection