بررسي تجربي و عددي جذب انرژي در نمونه آزمايش سقوط آزاد وزنه با شيار ماشين‌كاري شده در فولاد API X65

Experimental and Numerical Study of Energy Absorbtion in dro‎p Weight Tear Test Specimen with Chevron Notch on API X65 Steel

هدف از اين تحقيق ارائه روش‌هاي تجربي، عددي و تحليلي جهت محاسبه ميزان انرژي منتقل شده به نمونه حين اعمال ضربه مي‌باشد. نمونه آزمايشگاهي از بدنه لوله فولادي از جنس API X65 با درز جوش مارپيچ با قطر خارجي 1219 ميلي‌متر و ضخامت ديواره 14/3 ميلي‌متر بريده و تا ابعاد استاندارد ماشين‌كاري شده است. سپس در وسط نمونه شيار شورن به عمق 5/1 ميلي‌متر ايجاد و نمونه تحت بارگذاري ديناميكي با سرعت اوليه 6/3 متر بر ثانيه قرار گرفت. آزمايش بر روي سه نمونه با سقوط چكش از ارتفاع 2 متري صورت پذيرفت. با ترسيم و تحليل نمودارهاي انرژي-جابجايي و انرژي-سرعت چكش ضربه زننده يك رابطه خطي بين انرژي شكست نمونه و سرعت چكش بدست آمد. به كمك اين رابطه مي‌توان با معلوم بودن سرعت چكش ضربه زننده در هر لحظه، انرژي منتقل شده به نمونه و در نهايت انرژي شكست نمونه آزمايشگاهي را بدست آورد. سپس با استفاده از شبيه سازي عددي و به كمك معادله انرژي مكانيكي اين رابطه براي سرعت هاي اوليه 5 تا 9 متر بر ثانيه تعميم داده شد. به كمك اين رابطه مي توان با معلوم بودن سرعت چكش در هر لحظه انرژي جذب شده توسط نمونه را بدست آورد.

The purpose of this research is presenting experimental and numerical methods for evaluating energy absorbed by the specimen in drop weight tear test. Since, all the absobed energy by the specimen does not cause the crack to propagate and some part of it creates plastic deformation near the anvils and striker, by evaluation this energy one could calculate the percentage of plastic regions in different parts of specimen. Test specimens were seperated from an actual spiral seam welded steel pipe with an outside diameter of 1219mm and wall thickness of 14.3mm. Then, chevron notch was placed in the middle of each specimen and test samples were subjected under dynamic loading with initial impact velocity of 6.3m/s. Experiment was impelemented on three specimens by dropping the impactor from 2m height. By drawing and analyzing experimental data, linear relation between fracture energy and hammer velocity was achieved. Then, Using numerical simulation and using mechanical energy formula this relation was generalized for initial velocities between 5 and 9 m/s. Using this relation by having the impactor velocity in each time, one could evaluate the energy absorbed by the specimen.