مقایسه تطبیقی و اعتبار سنجی مدل المان محدود لوله جدار نازک در آزمون های مخرب و غیر مخرب با رویکرد بالانس انرژی

لوله های جدار نازک در صنایع مختلف جهت انتقال سیالات با فشار بالا و کاربردهای ضربه ای استفاده می شوند. اطمینان از استحکام این سازه ها نیازمند تحلیل های دقیق دینامیکی است که به دلیل ماهیت گذرا و پیچیدگی های عددی، نیازمند صحت سنجی دقیق می باشند. هدف از پژوهش حاضر ارزیابی پایداری حل عددی و بررسی رفتار مکانیکی یک لوله جدار نازک فولادی نمونه (S) تحت دو بارگذاری متفاوت انفجاری (دینامیکی) و هیدرواستاتیک (شبه استاتیک) با استفاده از روش المان محدود است. بدین منظور شبیه سازی ها در نرم افزار آباکوس انجام شد. برای تایید اعتبار نتایج علاوه بر تحلیل حساسیت، شبکه معیار بالانس انرژی شامل بررسی تغییرات انرژی، کل انرژی داخلی و انرژی جنبشی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با انتخاب شبکه محاسباتی بهینه با حدود ۲۴۴ هزار المان انرژی کل سیستم در طول فرآیند بارگذاری ثابت مانده و انرژی جنبشی کمتر از ۵ درصد انرژی داخلی بوده است که پایداری حل دینامیکی را تایید می کند. همچنین نتایج نشان داد که فشار هیدرواستاتیک ۸۸ مگاپاسکال می تواند توزیع تنشی معادل با فشار انفجاری با پیک تنش حدود ۳۹۴ مگاپاسکال در ناحیه مخزن ایجاد کند ضمن اینکه حاشیه اطمینان سازه را در محدوده ایمن (۱۴ درصد) حفظ می نماید. این پژوهش نشان می دهد که تحلیل بالانس انرژی روشی کارآمد برای اطمینان از دقت شبیه سازی های ضربه ای در سازه های جدار نازک است.

Keywords:

لوله جدار نازک , تحلیل دینامیکی , بالانس انرژی , صحت سنجی عددی