بررسی کدهای asme درباره خستگی مخازن تحت فشار
چکیده
مخازن تحت فشار و در حالت کلی تر استوانه های جدار ضخیم تحت فشار داخلی یکی از پرکاربردترین قطعات در صنعت میباشند و تحلیل رفتار آنها در شرایط مختلف کاری حائز اهمیت است بنابراین برای طراحی و نگهداری از مخازن تحت فشار ، استفاده از کدهای استاندارد مثل asme ضروری می باشد. بسیاری از مخازن تحت فشار که دچار ترک و گسیختگی می شوند تحت بارهای متناوب قرار داشته که به این نوع فرآیند شکست خستگی گفته می شود . در استاندارد asme هم کدهایی را برای تحلیل این فرآیند منظور کرده است که در این کدها هم شرایط لازم برای تحلیل خستگی و هم روابط و استانداردهای لازم برای تحلیل خستگی مخازن تحت فشار آورده شده است . در این مقاله ابتدا یک مخزن جدار ضخیم که تحت سه نوع بارگذاری سیکلی قرار گرفته توسط کدهای asme مورد تحلیل قرار گرفته و ماکزیمم شدت تنش ، عمر خستگی و فاکتور خرابی آن محاسبه می شود. سپس نتایج آنها با نتایج روش المان محدود مقایسه می شود . برای تحلیل خستگی مخزن به روش المان محدود از نرم افزار ansys workbench استفاده شده است. بر اساس تحقیقات انجام شده میزان تمرکز تنش در محل اتصال نازل به بدنه مخزن بیش از سایر نقاط می باشد و رشد ترک از این ناحیه شروع می شود. بنابراین تحلیل خستگی برای محل اتصال نازل به دو روش asme و المان محدود نیز انجام می شود. . سپس ترکهایی را با 9 شکل مختلف که در محل اتصال نازل به مخزن قرار مورد بررسی قرار داده و فاکتور شدت تنش آنها و تنش در طول لبه ترک بوسیله نرم افزار abaqus که در تحلیل مسائل مکانیک شکست قوی است ، محاسبه می شود. بعد بحرانی ترین شکل ترک که ترک بیضوی منشوری می باشد را در بدنه یک مخزن تحت فشار داخلی قرار داده و آنرا بطور مجازی بصورت گام به گام رشد داده و برای هر اندازه ترک فاکتور شدت تنش متناظر آن بوسیله abaqus محاسبه می شود. رابطه میان اندازه ترکها و فاکتور شدت تنش محاسبه شده و با استفاده از فرمول پاریس عمر مخزن محاسبه می شود . این کار برای دو نوع رشد ترک که در حالت اول ترک فقط در جهت جداره و در حالت دوم هم در جهت جداره و هم در جهت طول مخزن رشد می کند انجام می شود. در پایان عمر خستگی محاسبه شده با فرمول پاریس با نتایج کدهای asme مقایسه می شوند .