تاثير دما و ممان هاي خمشي در ميزان انباشتگي كرنش لوله هاي سه راهي از جنس فولاد كربني ساده

The Effect of Temperature and Bending Moments on the Strain Accumulation of Carbon Steel Piping Branch

در اين مقاله، با استفاده از مدل سختي سينماتيكي شابوش به همراه قانون سخت­شوندگي ايزوتروپيك به بررسي تاثير دما و ممان­هاي خمشي در ميزان رفتار انباشتگي كرنشي لوله سه­راهي از جنس فولاد كربني ساده پرداخته مي­شود. لوله­هاي سه­راهي تحت فشار و دماي داخلي ثابت همراه با ممان ديناميكي سيكلي داخل صفحه متاثر از پنج دماي 20، 50، 100، 150 و 200 درجه سانتي­گراد مي باشند. نتايج عددي به دست آمده بر روي نمونه­هاي مورد آزمون نشانگر اين است كه حداكثر مقدار كرنش پيش‌رونده در نزديكي محل اتصال سه‌راهي در جهت محيطي اتفاق مي‌افتد. كرنش­هاي پيش­رونده به وجود آمده، اكثراً ناشي از ممان­هاي ديناميكي و دماهاي بالا مي­باشد. نتايج به دست آمده نشان مي­دهد كه در هر سه نمونه موجود، ميزان كرنش­هاي پيش­رونده با افزايش اندازه ممان­ديناميكي و دما، افزايش مي­يابد. با افزايش نسبت قطر به ضخامت در لوله­هاي سه­راهي، شروع كرنش­هاي پيش رونده محيطي در نسبت هاي ممان كم اتفاق مي افتد. در كل مي­توان نتيجه گرفت كه نرخ كرنش­هاي پيش­رونده در ابتدا زياد بوده و با افزايش سيكل­ هاي بارگذاري، اين نرخ به علت غالب بودن پديده سخت شوندگي كرنش كاهش پيدا مي­كند. البته افزايش كرنش هاي پيش­رونده در دما­هاي بالا شامل كرنش خزشي به علت بالا رفتن دما و عمدتا كرنش پلاستيكي انباشته به علت پلاستيك سيكلي در اثر ممان هاي ديناميكي مي­باشد.

In this paper, by using the Chaboche kinematic hardening model with the isotropic hardening law, the effect of temperature and bending moments is investigated on the strain accumulation behavior of carbon steel piping branch. Carbon steel branch junctions under internal pressure and temperature with dynamic bending moment are tested at five temperatures of 20, 50, 100, 150 and 200 ° C. The results obtained by numerical analysis show that the highest amount of ratcheting occurred near the branch junctions in the circumferential direction. The strain ratcheting occurred mainly because of dynamic moments and high temperatures. The results show that in all three samples, the amount of strain ratcheting increases with increasing of dynamic moment level and temperature. With increasing of the ratio of diameter to thickness in branch junctions, the onset of strain accumulation occurs at low moment levels. It can be concluded that initially, the rate of strain ratcheting is high and with the increase of loading cycles, this rate decreased due to the strain hardening phenomenon. The increase of strain ratcheting at high temperatures is due creep strain because of high temperature and mainly accumulated plastic strain under dynamic bending moments because of cyclic plasticity.