| تعداد نشریات | 45 |
| تعداد شمارهها | 1,435 |
| تعداد مقالات | 17,667 |
| تعداد مشاهده مقاله | 57,620,295 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 19,317,248 |
تأثیر هندسه و جهت ترک بر ضریب شدت تنش در مخازن استوانهای آلیاژ آلومینیوم 7075-T6 تحت فشار | ||
| مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
| دوره 55، شماره 4 - شماره پیاپی 113، بهمن 1404، صفحه 111-120 اصل مقاله (564.1 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2025.64828.3493 | ||
| نویسندگان | ||
| کوثر قدس زاد1؛ فرید وکیلی تهامی* 2؛ حامد حلیمی خسروشاهی3 | ||
| 1فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران | ||
| 2دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران | ||
| 3فارغ التحصیل دکتری تخصصی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران | ||
| چکیده | ||
| هدف این پژوهش، بررسی تأثیر هندسه ترک در مخازن استوانهای و عوامل مرتبط با آن شامل موقعیت، جهت، اندازه، نوع ساختار، مود ترک و نیروی وارده بر ضریب شدت تنش با استفاده از روش المان محدود میباشد. در این تحقیق، مدل المان محدود مخزن با آلیاژ آلومینیوم T6-7075 ایجاد شده و پدیده شروع رشد ترک تحت فشار داخلی با نرمافزار ABAQUS مطالعه شده است. در مدلسازی، ترکهای سطحیِ نیمبیضوی در دو موقعیت محوری و محیطی، هر یک در دو جهت داخلی و خارجی تحلیل و مقایسه شدهاند. نتایج نشان میدهند که شروع رشد ترک به هندسه آن وابسته بوده و با تغییر نسبت طول و عمق ترک، الگوی شروع رشد آن نیز تغییر میکند. کاهش نسبت عمق به طول ترک موجب افزایش ضریب شدت تنش در عمق ترک شده که موجب نشت قبل از شکست میشود. از سوی دیگر، افزایش این نسبت باعث شروع سریعتر رشد ترک در نوک آن میشود که میتواند به شکست ناگهانی مخزن بیانجامد. همچنین مقادیر عددی نشان میدهند که ترکهای محوری به دلیل تأثیر جهت تنشهای اصلی و تمرکز آنها در راستای طولی، ضریب شدت تنش بالاتری در مقایسه با ترکهای محیطی دارند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| المان محدود؛ آلومینیوم 7075؛ مخازن تحت فشار؛ شروع ترک؛ ترک نیمبیضوی؛ ترک سطحی | ||
| مراجع | ||
|
]1[ Alghamdi M, Jung J. Assessing the Geometric Integrity of Cylindrical Storage Tanks: A Comparative Study Using Static Terrestrial Laser Scanning and Total Station. Korean Journal of Remote Sensing. 2024;40(3):243–55. ]2[ Cheng Q, Zhang R, Shi Z, Lin J. Review of common hydrogen storage tanks and current manufacturing methods for aluminium alloy tank liners. International journal of lightweight materials and manufacture. 2024 Mar 1;7(2):269-84. ]3[ Rompokos P, Rolt A, Nalianda D, Sibilli T, Benson C. Cryogenic fuel storage modelling and optimisation for aircraft applications. InTurbo Expo: Power for Land, Sea, and Air; 2021 Jun 7 : American Society of Mechanical Engineers. ]4[ Chandra C, Kiranchand G, Teja CK, Srinivasarao B, Babu MN, Narasaiah N. Crack growth behaviour of P91 steel under trapezoidal loading at high temperature. Procedia Structural Integrity. 2024 Jan 1;60:165-76. ]5[ Cui P, Guo W. A predicting model for three-dimensional crack growth in power-law creeping solids. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2022 Nov 1;168:105029. ]6[ Cao M, Tang L, Zhong X, Tang L. Stress Intensity Factor of Surface Cracks in the Tubing of High-Temperature and High-Pressure Deep Wells. Arabian Journal for Science and Engineering. 2025 Apr;50(7):4913-26. ]7[ Li Y, Hu T, Li Q, Wu Y, Wang L, You Y, Wang B. Evaluation of the stress corrosion crack growth behaviour of high-strength marine steel based on model of crack tip mechano-electrochemical effect. Journal of Materials Science & Technology. 2024 Aug 10;190:93-105. ]8[ Cui J, Li H, Qian C, Wu Z. Study on the Stress Intensity Factor of Tilt Crack on the Inner Surface of Pipeline. InJournal of Physics: Conference Series; 2024 Sep 1: IOP Publishing. ]9[ Huang J, Wang H, Zhou L, Zhu Z, Deng Z, Deng A. Analysis of stress intensity factor for a crack emanating from elliptical hole subjected to compressive stress and shear stress. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2022 Aug 1;120:103413. ]10[ Campilho RD, Madani K, Belhouari M. Introduction to Fracture Mechanics. Complimentary Copy. 2024:1. ]11[ El-Sayed M, El Domiaty A, Mourad AH, Thekkuden DT. Leak before break fracture assessment of pressurized unplasticized PVC pipes with axial surface crack: Experimental and analytical analysis. Engineering Fracture Mechanics. 2022 May 1;266:108394. ]12[ BAlAc M, GrBovic A, Petrovic A, Popovic V. FEM analysis of pressure vessel with an investigation of crack growth on cylindrical surface. Eksploatacja i Niezawodność. 2018;20(3). ]13[ Bong Yoon K, Gyu Park T, Saxena A. Creep crack growth analysis of elliptic surface cracks in pressure vessels. The International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2003;80(7-8):465-79. ]14[ Reda R, Ashraf A, Magdy I, Ragab M, Eldabaa N, Abo Elmagd M, et al. An investigation on the potential of utilizing aluminum alloys in the production and storage of hydrogen gas. Materials. 2024 Aug 14;17(16):4032. ]15[ Seraj F, Fadaie-Vash L, Vakili-Tahami F, Adibeig MR. Obtaining optimum creep lifetime of Al 7075-T6 rotating pressurized vessel based on the experimental data, using reference stress method (RSM). International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2021 Aug 1;192:104390. ]16[ Lin XB, Smith RA. Finite element modelling of fatigue crack growth of surface cracked plates: Part I: The numerical technique. Engineering Fracture Mechanics. 1999 Jul 1;63(5):503-22. ]17[ Kim Y-J, Kim J-S, Lee Y-Z, Kim Y-J. Non-linear fracture mechanics analyses of part circumferential surface cracked pipes. International Journal of Fracture. 2002 Aug;116(4):347-75. ]18[ Wen J-F, Tu S-T, Gong J-M, Sun W. Creep fracture mechanics parameters for internal axial surface cracks in pressurized cylinders and creep crack growth analysis. International journal of pressure vessels and piping. 2011;88(11-12):452–64. [19] امین ز، سید مهدی ن. آنالیز ضریب شدت تنش جبهه ترک نیمبیضوی محیطی عمیق در استوانه جدار نازک به روش اجزا محدود سه بعدی. اولین همایش ملی مهندسی سازه، تهران، ایران 1393. ]20[ Rege K, Pavlou DG. Stress intensity factors for circumferential through‐wall cracks in thin‐walled cylindrical shells subjected to tension and torsion. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2019 May;42(5):1062-74. ]21[ Ayhan AO, Kurt E. Three-dimensional mixed-mode stress intensity factors for deflected external surface cracks in thin and midsize-thick-walled spherical pressure vessels. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2022 Feb 1;195:104596. [22] سیدمحمدحسین ش، غلامرضا ر، هادی ا، محمدامین م. تاثیرپذیری ضریب شدت تنش از پارامترهای هندسی ترکدار مخازن استوانهای تحت بارگذاری خمشی و فشار داخلی. دومین کنفرانس بین المللی مهندسی مکانیک و هوافضا، تهران، ایران 1396. ]23[ Şahin H, Ayhan AO, Yaren MF. Three-dimensional mixed-mode stress intensity factor solutions for inclined surface cracks in plate structures subjected to uniaxial and biaxial uniform tensile loading. Marine Structures. 2024 Jul 1;96:103631. ]24[ Nabavi SM, Zareei A. Determination of steady state thermal stress intensity factors for semi-elliptical circumferential cracks in cylinders. Amirkabir Journal of Mechanical Engineering. 2018 Feb 20;49(4):665-72. ]25[ Glunt N, Udyawar A, Ng C. Stress Intensity Factor Influence Coefficients for Semi-Elliptical Axial Surface Flaws for Cylindrical Components With Large Thickness to Radius Ratios. Pressure Vessels and Piping Conference; 2014 Jul 20: American Society of Mechanical Engineers. [26] حامد سعیدی گ، رحمت الله ق، زهره س. تعیین ضریب شدت تنش ترکهای سطحی در استوانهی جدارضخیم تحت فشار با گرادیان محوری. بیست و یکمین همایش سالانه بینالمللی مهندسی مکانیک، تهران، ایران 1392. ]27[ Zhu XK, Wiersma B, Johnson WR, Sindelar R. Burst pressure solutions of thin and thick-walled cylindrical vessels. Journal of Pressure Vessel Technology. 2023 Aug 1;145(4):041303. ]28[ Blasset S, Hartmann M, Courtin E, Nicaise N, Nana A. Leak-before-break and other concepts of break-exclusion. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2024 Jun 1;209:105197. ]29[ Wilkowski GM, Olson RJ, Scott PM. State-of-the-art report on piping fracture mechanics. US Nuclear Regulatory Commission (NRC), Washington, DC (United States). Div…; 1998 Jan 1. ]30[ Kannan P, Amirthagadeswaran KS, Christopher T, Rao BN. A simplified approach for assessing the leak-before-break for the flawed pressure vessels. Nuclear Engineering and Design. 2016 Jun 1;302:20-6. ]31[ da Silva IGF, de Andrade AHP, Monteiro WA. Leak-before-break methodology applied to different piping materials: a performance evaluation. Fracture and Structural Integrity. 2019 Aug 10;13(50):46-53. ]32[ Zhang L, Wang C, Tan T, Chen L, Xu Y. Experimental verification of characteristic parameter analysis method for pipeline leak before break. Journal of Physics: Conference Series; 2024 Sep 1: IOP Publishing. [33] خلیل فرهنگ د, پیمان ه. بررسی فاکتور شدت تنش در مخازن تحت فشار با روش المان محدود. نهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید، بیرجند، ایران 1387. ]34[ Alekseev AT, Alekseev PV, Loskutov OD, Tutnov AA. An approach to the probabilistic justification of a leak before break concept and break elimination for VVER secondary circuit pipelines. Atomic Energy. 2024 Mar;135(5):275-82. ]35[ Murakami Y. Theory of elasticity and stress concentration: John Wiley & Sons; 2016 Nov 30. ]36[ Ritchie RO, Liu D. Introduction to fracture mechanics. Elsevier; 2021 May 27. ]37[ Woodford DA. Mechanical behaviour of materials: Norman E. Dowling Prentice-Hall, 1993, ISBN 0-13-579046-8, 773 pp. Elsevier; 1993. ]38[ Irwin GR. Fracture of pressure vessels. Materials for missiles and spacecraft. 1963:204-29. ]39[ Tan XM, Wang GZ, Tu ST, Xuan FZ. Comparisons of creep constraint and fracture parameter C* of different types of surface cracks in pressurized pipes. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2019 May 1;172:360-72. ]40[ Zhang Y, Yang L, Fan Z, Pang S, Chen W. Evaluation of tensile creep behavior of spray formed and extruded 7075 aluminum alloy by equivalent stress. Journal of Materials Research and Technology. 2023 Jan 1;22:1476-90. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 103 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 11 |
||