ارائه روشي جديد براي محاسبه تجربي نرخ رهاسازي انرژي كرنشي مود اول شكست در تير يك سرگيردار دولبه ناهمجنس

A Novel procedure for experimental determination of Mode I strain energy release rate in unlike double cantilever beam

در برخي خطوط حاوي سيالات خورنده دما بالا، لوله هاي دو لايه شامل لايه ساختاري كامپوزيت پليمري گرماسخت و لايه آستري گرمانرم تنها راه حل عملي هستند. بررسي مقاومت اتصال كامپوزيت گرماسخت به آستري گرمانرم، در اين خطوط اهميت فراواني دارد. محاسبه نرخ رهاسازي انرژي كرنشي مود اول شكست، معيار مهمي در بررسي مقاومت اتصال و پيش بيني خرابي اين نوع لوله ها مي باشد. استاندارد تست تجربي نرخ رهاسازي انرژي كرنشي براي نمونه هاي تير يك سرگيردار متقارن، ASTM-D5528 مي باشد. در اين پژوهش، رابطه كلي محاسبه ضخامت لايه ها براي هر نوع تير يك سرگيردار دولبه ناهمجنس، با استفاده از تئوري كلاسيك چندلايه ها براي اولين بار، ارائه شده است. براي بررسي دقت اين رابطه، نمونه هايي از دو جنس و داراي ضخامت هاي متفاوت، جهت تست تجربي ساخته شده اند. جنس نيمه بالايي، كامپوزيت ساخته شده از الياف شيشه تك جهته و رزين وينيل استر، نيمه پاييني، پلي وينيل كلرايد سخت و فصل مشترك دو لايه، دو نوع پرايمر مختلف بر پايه رزين اپوكسي و وينيل استر مي باشد. جنس نمونه هاي ساخته شده در اين پژوهش بر مبناي نمونه هاي عملي مورد استفاده در بسياري از خطوط انتقال مواد شيميايي در واحدهاي كلرآلكالي در سطح كشور نظير واحدهاي پتروشيمي اروند مي باشد. اين امر بدين علت است كه نتايج حاصل از پژوهش جاري بتواند راهگشاي سازندگان تجهيزات اين خطوط باشد. براي راستي آزمايي رابطه ارائه شده، مدل سازي اجزاي محدود با روش بستن مجازي ترك دو مرحله اي صورت گرفته است. همخواني عالي نتايج عددي و تجربي، بيانگر كارايي و دقت رابطه پيشنهادي مي باشد.

Dual laminate pipes made of thermoset polymer composite structure and thermoplastic liner are the only alternative in pipelines conveying high temperature corrosive fluids. Investigating the bonding between thermoset composite and thermoplastic liner is very important in these pipelines. Calculating the strain energy release rate of first mode of failure is very important criteria in bonding strength and failure of doulas pips. ASTM-D5528 is the standard for experimental test procedure of strain energy release rate of symmetric double cantilever beam. In this study, using the classical laminates theory, the general equation for determination the laminates thicknesses in unlike double cantilever beam is presented, for the first time. To study the validity of the equation, in unlike double cantilever beam samples consists of laminates with different thicknesses are manufactured for the experimental tests. Upper, lower and bonding regions consist of composite made of unidirectional fiberglass/Vinylester resin, PVCU and epoxy or Vinylester primers, respectively. The samples of this study are manufactured base on the practical case studies of chemical fluid pipelines with chlor-alkali process like Arvand Petrochemical units. The main aim of this work is to help manufacturers of these unites equipment to have practical guideline. To qualify the efficiency of the proposed equation, finite element simulation base on the virtual crack closure technique is presented. Good agreement is achieved in comparing the numerical and experimental results that shows the efficiency and accuracy of the proposed equation.