تجزيه و تحليل شكست‌هاي ناشي از انفجار لوله‌ها و مخازن تحت فشار

On fracture analysis of exploded pressure vessels and pipes

هدف اصلي اين مقاله، تجزيه و تحليل خصوصيات رفتارهاي تغيير فرم و شكست ناشي از دو نوع انفجار متفاوت (تراك و سوزش سريع) در لوله‌ها و مخازن تحت فشار ميباشد. مشخصات اصلي رفتارهاي تغيير فرم و شكست در لوله‌ها از طريق آزمايش، و در مخازن با بررسي شكست سيلندر گاز طبيعي فشرده، تجزيه و تحليل شده و مورد مقايسه قرار گرفته‌اند. در اين راستا، نتايج تحليل المان محدود الاستوپلاستيك ديناميكي گذراي تغيير فرم و شكست ناشي از احتراق يك لوله فولادي و سيلندر گاز طبيعي فشرده نيز گزارش مي‌شود. مدل‌هاي المان محدود از المان‌هاي آجري سه بعدي مجهز به المان‌هاي چسبنده رابط به منظور شبيه سازي رشد ترك ساخته شده‌اند. تطابق بسيار خوبي بين نتايج شبيه سازي و الگوهاي تغيير فرم و شكست واقعي بدست آمده است. نتايج نشان مي‌دهند كه به دليل شرايط بارگذاري مختلف، الگوهاي تغيير فرم و شكست خاص و وابسته به نوع انفجار در طول فرآيند انفجار ايجاد مي شوند.

The main scope of this paper is the analysis of the specifications of deflagrationinduced and detonationinduced deformation and fracture behaviors of cylindrical tubes. The main characteristics of deformation and fracture behaviors were studied through experimentations on steel pipes and failure analysis of a compressed natural gas (CNG) cylinder. The paper also reports the results of transientdynamic elastoplastic finite element (FE) analyses of the combustioninduced deformation and fracture behaviors of the pipe and the CNG cylinder. The FE models were composed of 3D brick elements equipped with interface cohesive elements for crack growth analysis. Very good agreements were found between the simulation results and the observed deformation and fracture patterns. It was shown that, because of different loading conditions, specific deformation and fracture features can develop during the explosion process.