- Tytuł:
-
Fem analysis of pressure vessel with an investigation of crack growth on cylindrical surface
Analiza mes zbiornika ciśnieniowego z badaniem rozwoju pęknięć na powłoce walcowej - Autorzy:
-
Balac, M.
Grbovic, A.
Petrovic, A.
Popovic, V. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/301614.pdf
- Data publikacji:
- 2018
- Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne PAN
- Tematy:
-
XFEM
pressure vessel
3D digital image correlation
stress intensity factor
crack growth
rozszerzona metoda elementów skończonych (XFEM)
zbiornik ciśnieniowy
cyfrowa korelacja obrazu 3D
współczynnik intensyfikacji naprężeń
rozwój pęknięć - Opis:
-
To ensure reliability of pressure vessels during service it is necessary to (1) know properties of materials used in their design and (2) evaluate vessels’ behaviour under different working conditions with satisfying accuracy. Due to various technical and/or technological requirements, nozzles are usually welded on vessel’s shell producing geometrical discontinuities that reduce the safety factor. To evaluate their influence, vessels with two different nozzles were experimentally studied and critical areas for crack initiation have been identified by 3D Digital Image Correlation (DIC) method. After that, the numerical analysis of equivalent 3D finite element model was performed and obtained results were compared with experimental values. In the most critical area, next to the one of the nozzles, crack was initiated and then growth of the damage was simulated using extended finite element method (XFEM). In this paper evaluation of stress intensity factors (SIFs) along crack path is presented, as well as the most probable direction of the crack propagation on the shell. Based on SIFs values, critical length of the crack and number of pressure cycles to the final failure were estimated.
Aby zapewnić niezawodność zbiorników ciśnieniowych podczas pracy, konieczna jest (1) znajomość właściwości materiałów zastosowanych do ich konstrukcji oraz (2) wystarczająco dokładna ocena zachowania zbiornika w różnych warunkach pracy. Ze względu na różne wymagania techniczne i/lub technologiczne, króćce zwykle spawa się do płaszcza zbiornika, w wyniku czego powstają geometryczne nieciągłości, które zmniejszają współczynnik bezpieczeństwa. Aby ocenić ich wpływ, przeprowadzono eksperymentalne badania zbiorników z dwoma różnymi króćcami i określono obszary krytyczne dla inicjacji pęknięć wykorzystując metodę trójwymiarowej cyfrowej korelacji obrazu (DIC). Następnie przeprowadzono analizę numeryczną równoważnego modelu elementów skończonych 3D, a uzyskane wyniki porównano z wartościami eksperymentalnymi. W najbardziej krytycznym obszarze, w pobliżu jednego z króćców, inicjowano pęknięcie, a następnie symulowano rozwój uszkodzenia przy użyciu rozszerzonej metody elementów skończonych (XFEM). W artykule przedstawiono ocenę współczynników intensyfikacji naprężeń (SIF) wzdłuż ścieżki pękania oraz najbardziej prawdopodobnego kierunku propagacji pęknięć na płaszczu zbiornika. Na podstawie wartości SIF, oszacowano krytyczną długość pęknięcia i liczbę cykli ciśnieniowych do ostatecznego uszkodzenia. - Źródło:
-
Eksploatacja i Niezawodność; 2018, 20, 3; 378-386
1507-2711 - Pojawia się w:
- Eksploatacja i Niezawodność
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł