ارزيابي مدل هاي مختلف سختي در بررسي رفتار تغييرشكل‌هاي پيش‌ رونده اتصالات سه‌راهي با نسبت قطر به ضخامت مختلف

Evaluation of several hardening models in the ratcheting behavior of piping branch with Different diameter/thickness ratios

در اين تحقيق، رفتار كرنش‌هاي پيش‌ رونده در اتصالات سه‌راهي تحت اثر ممان‌هاي ديناميكي مورد ارزيابي قرار گرفته است. مدل هاي سختي سينماتيكي غيرخطي چابوشي و تركيبي آرمسترانگ - فردريك همراه با قانون سخت شوندگي ايزوتروپيكي جهت بررسي رفتار پلاستيك لوله هاي سه‌راهي به كاررفته است. با استفاده از روش عددي و مدل سازي سه راهي هاي مورد نظر، نتايج روش عددي با نتايج تجربي و نتايج عددي آرمسترانگ - فردريك مقايسه شده اند. پارامترهاي ثابت مدل سخت شوندگي و داده هاي تنش- كرنش با استفاده از سيكل هاي پايدار شده نمونه هاي تحت آزمون كرنش متقارن به روش تجربي بدست آمده اند. هر دو نتايج عددي و تجربي نشان مي دهد كه مقدار حداكثر كرنش تغييرشكل‌هاي پيش‌رونده در محل اتصال لوله‌هاي سه‌راهي در جهت محيطي رخ مي‌دهد. با بالا رفتن ممان‌هاي اعمال‌شده، ميزان انتقال كرنش هاي پيش‌رونده نيز بيشتر مي‌شود. نتايج نشان مي دهد كه نرخ كرنش هاي پيش رونده در ابتدا كم و با افزايش سيكل ها افزايش مي‌ يابد. در نمونه BMS1 نتايج عددي با استفاده از مدل سختي سينماتيكي چابوشي در مقايسه با دو مدل سختي آرمسترانگ- فردريك و مدل تركيبي به نتايج تجربي نزديك مي باشد. در نمونه هاي BMS2 و BMS3 نتايج حاصل از هر دو مدل سختي شابوشي و تركيبي در مقايسه با مدل سختي آرمسترانگ – فردريك پيش بيني مناسب و تا حدودي مشابه هم نسبت به نتايج تجربي از خود نشان مي دهند. در واقع نرخ انباشتگي كرنش هاي پيش‌بيني شده توسط مدل آرمسترانگ - فردريك در همه نمونه ها در مقايسه با نتايج تجربي فرا تخمين مي باشد.

In this study, the strain ratcheting behavior of piping branch under the influence dynamic bending moments are evaluated. The Chaboche nonlinear kinematic hardening model and combined Armstrong-Fredrick model with isotropic rule are used to predict the plastic behavior of the piping branches. The results of FE method by using the hardening models have been compared with the results of the experimental method and Armstrong-Fredrick kinematic hardening results. The constant parameters of the hardening model and stress-strain data have been obtained from several stabilized cycles of specimens that are subjected to simulated seismic bending cycles. Both the FE and experimental results showed that the maximum strain ratcheting occurred on the flanks in the piping branch hoop stress direction just above the junction. The ratcheting strain rate increases with increase of the dynamic moment levels. The FE results show that initial rate of ratcheting is large and then it decreases with the increasing of loading cycles. In BMS1 sample, the FE hoop strain ratcheting data by using chaboche nonlinear kinematic hardening model comparing with the other hardening models to be near that found experimentally values. In BMS2 and BMS3 components, the FE hoop strain ratcheting data by using chaboche nonlinear kinematic hardening model and combined hardening model comparing with the A-F hardening model to be near that found experimentally values. The hoop strain ratcheting rate by Armstrong-Fredrick model gives overestimated values comparing with the experimental data.