تحلیل پایداری خطوط لوله کف دریا با استفاده از روش سریهای توانی
چکیده
خطوط لوله واقع بر بستر دریا عمدتاً به صورت غیرمدفون اجرا می شوند. در بعضی از نقاط خط به علت توپوگرافی اولیه بستر دریا و یا شسته شدن خاک زیر لوله، دهانه آزاد ایجاد می گردد که می تواند زمینه ایجاد کمانش رو به بالا را در خطوط لوله ایجاد نماید. از جمله عوامل مهمی که می تواند باعث ایجاد کمانش رو به بالا در خطوط لوله گردد، فشار و حرارت سیال داخلی می باشد. کمانش رو به بالا در خطوط لوله می تواند موجب آسیب های جدی به خط لوله گردد، بنابراین بررسی کمانش خط در اثر فشار و حرارت سیال داخلی دارای اهمیت فراوان است. در این پایان نامه، مسئله کمانش رو به بالا در خطوط لوله تحت اثر فشار و حرارت سیال داخلی با در نظر گرفتن اندرکنش خاک- سازه و خوردگی بررسی شده است. به کمک یک مدل تحلیلی، تحلیل کمانش خط لوله بر روی یک بستر انعطاف پذیر انجام شده است و نتایج حاصل از حل تحلیلی با نتایج مدل اجزاء محدود مقایسه و انطباق قابل قبولی مشاهده گردید. در روش تحلیلی جابجایی خط لوله با استفاده از معادله تعادل جزء خط لوله بدست آمده است که معادله دیفرانسیل حاصل با استفاده از سری های توانی حل گردیده است، سپس با استفاده از انرژی پتانسیل کل سازه مقدار بار کمانشی سازه بدست می آید. اثر فشار، حرارت، خوردگی در طول لوله و بلند شدگی سازه از روی خاک در روش تحلیلی دیده شده است. همچنین مسئله کمانش خط لوله به کمک مدل سه بعدی اجزاء محدود و با درنظر گرفتن اثر غیر خطی هندسی و مصالح مطالعه شده است، به این منظور نرم افزار abaqus مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا صحت سنجی عملکرد مدل عددی به کمک مقایسه آن با نتایج تئوری احراز شده و سپس مسئله کمانش تحت عوامل اشاره شده تشریح گردیده است. در مدل اجزاء محدود از تحلیل های شبه استاتیکی و حرارتی برای یافتن مسئله کمانش خط بهره برده شده است.