دانلود پایان نامه: بررسی اثر کمانش در سیستم های لوله در لوله تحت اثر فشار هیدروستاتیک در آب های عمیق

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی عمران

گرایش :سازه های دریایی

عنوان : بررسی اثر کمانش در سیستم های لوله در لوله تحت اثر فشار هیدروستاتیک در آب های عمیق

دانشگاه هرمزگان

پردیس دانشگاهی قشم

بررسی اثر کمانش در سیستم های لوله در لوله تحت اثر فشار هیدروستاتیک در آب های عمیق

پایان نامه برای دریافت درجه ی کارشناسی ارشد

در رشته ی مهندسی عمران سازه های دریایی

استاد راهنما

دکتر محمد طاهر کمالی

استاد مشاور

دکتر بابک شکرالهی

شهریور ماه 92

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیده:سیستم های لوله در لوله به طور بسیار گسترده ای در کاربرد های خطوط انتقال نفت و گاز که در آنها استفاده از عایق گرمایی خط بسیار اهمیت دارد، به کار رفته اند. این سیستم شامل لوله های جدار نازک درونی و بیرونی با حلقه هایی بین آنها می باشد که  این حلقه ها به طور کامل به وسیله یک عایق انتخاب شده پر شده است. در این تحقیق با استفاده از روش کمانش خطی، رفتار کمانش ارتجاعی سیستم های لوله در لوله با هسته هایی در ضخامت و ضریب یانگ متفاوت تحت فشار هیدرو استاتیک خارجی آب با استفاده از نرم افزار انسیس بررسی شده است و نتایج بدست آمده نشان می دهد که فشار کمانش شدیداً به ضرایب یانگ مواد پر کننده هسته و لوله، ضخامت هسته، ضخامت لوله های داخلی و خارجی بستگی دارد. مدل هایی که مدول الاستیسیته هسته آن ها بزرگ باشد فشار بحرانی کمانش آنها به هم شبیه بوده و بدون در نظر گرفتن ضخامت هسته تقریباً پایدار و یکسان است ولی  درمدل هایی که مدول الاستیسیته هسته آن ها ضعیف است دو حالت اتفاق می افتد: 1- مدلی که ضخامت لوله داخلی کمتر از لوله بیرونی باشد با کاهش ضخامت هسته فشار بحرانی کمانش آن نیز کاهش می یابد2 - مدلی که ضخامت لوله داخلی بیشتر از لوله بیرونی باشد با کاهش ضخامت هسته به دلیل اثر لوله داخلی فشار بحرانی نیز افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان می دهد که دو پدیده مختلف کمانشی اتفاق می افتد که یکی کمانش کلی لوله ترکیب شده و دیگری کمانش مربوط به  لوله خارجی است .واژه های کلیدی: فشار بحرانی، مدول الاستیسیته، کمانش خطی، سیستم های لوله در لوله، پوسته های استوانه ای، نرم افزار ANSYSفهرستفصل 1: مقدمه  .................................................................................................................................................  11-1 مقدمه ای در ارتباط با سیستم های لوله در لوله.............................................................................  21-2 کمانش در لوله های دریایی.......................................................................................................................51-3 وقوع خرابی در لوله های دریایی..............................................................................................................61-4 انتشار خرابی در لوله های دریایی .......................................................................................................  81-5 کمانش دینامیکی و استاتیکی   .............................................................................................................91-6 کمانش شبه استاتیکی و دینامیکی در لوله های زیر دریا  ............................................................141-7 متوقف کردن انتشار خرابی  .................................................................................................................. 171-8 بررسی پیشینه موضوع .............................................................................................................................19فصل دوم: فرمول بندی ریاضی مسئله  ....................................................................................................... 252-1 معادلات تعادل برای سیستم های لوله در لوله  ...............................................................................262-2  ضرائب سختی هسته................................................................................................................................293-2 معادله مشخصه سطح مقطع لوله در لوله ...........................................................................................35فصل سوم: معرفی مدل و مدلسازی  ..............................................................................................................363-1 آشنایی با روش اجزا محدود   ...............................................................................................................373-2 روش اجزا محدود  .....................................................................................................................................373-3 انواع آنالیز کمانش   .................................................................................................................................383-4 مدل حاضر  .................................................................................................................................................403-5 نحوه برپایی مدل در نرم افزار انسیس ................................................................................................41فصل 4: نتایج و بحث در مورد بار بحرانی  ..................................................................................................534-1 بررسی اثر مش بندی بر روی بار بحرانی ......................................................................................... 544-2 بررسی اثر ضخامت لوله های درونی و بیرونی بر روی بار بحرانی ...............................................574-3 حالت های لوله بعد از کمانش ..............................................................................................................644-4 نتایج وبحث در مورد بار بحرانی کمانش ..........................................................................................  664-5 مقایسه و نتیجه گیری .........................................................................................................................  78فصل 5: نتیجه گیری........................................................................................................................................ 79منابع لاتین   .......................................................................................................................................................82منابع فارسی.........................................................................................................................................................84پیوست ها ............................................................................................................................................................85چکیده انگلیسی  ..............................................................................................................................................90          فهرست شکل هاشکل(1-1): شماتیکی از وقوع خرابی در لوله دریایی .............................................................................. 7شکل(1-2): انتشار خرابی در لوله .................................................................................................................. 8شکل(1-3): کمانش ارتعاشی-کمانش ضربه ای ....................................................................................... 11شکل(1-4): تصاویر گرفته شده با دوربین های سرعت بالا در نوارهای آلومنیومی ........................... 12شکل(1-5): تصاویر گرفته شده با دوربین های چارچوبی ....................................................................... 13شکل(1-6): مقایسه الگوهای دینامیکی و استاتیکی بعد از کمانش....................................................... 14شکل(1-7): مودهای خرابی شبه استاتیکی................................................................................................ 15شکل(1-8): مقایسه خرابی Dog-bone در حالت شبه استاتیکی و دینامیکی................................ 16شکل(1-9): مراحل تغییر شکل در مد Flip-Flop.................................................................................17شکل(1-10): تصویری شماتیک از یک کمانشگیر و مقطع آن............................................................... 18شکل(2-1): هندسه سطح مقطع سیستم لوله در لوله ............................................................................ 26شکل(2-2): قطاعی از استوانه که دارای نیروی جسمانی باشد.............................................................. 29شکل(3-1): شکلی از مقطع مسئله مورد مطالعه...................................................................................... 41شکل(3-2): نحوه انتخاب المان لوله............................................................................................................ 42شکل(3-3): المان solid185....................................................................................................................... 42شکل(3-4): تعریف مشخصات لوله............................................................................................................... 43شکل(3-5): تعریف مدول الاستیسته وضریب پواسن لوله....................................................................... 44شکل(3-6): تصویر مقطع لوله....................................................................................................................... 44شکل(3-7): تصویر مدل به صورت سه بعدی............................................................................................. 46شکل(3-8): نحوه شبکه بندی نمودن لوله...................................................................................................... 47شکل(3-9): مقطع شبکه بندی شده مدل...................................................................................................... 47شکل(3-10): اعمال بار واحد روی لوله خارجی............................................................................................ 48شکل(3-11): اعمال شرایط تکیه گاهی......................................................................................................... 49شکل(3-12): نحوه بارگذاری روی لوله خارجی........................................................................................... 49شکل(3-13): حل مساله به صورت خطی..................................................................................................... 50شکل(3-14): فرم تغییر شکل یافته لوله....................................................................................................... 51شکل(3-15): نحوه خروجی گرفتن پس از بارگذاری................................................................................. 52شکل(4-1): نحوه ریز کردن المان ها در مقطع لوله................................................................................... 55شکل(4-2): روند همگرایی بار بحرانی نسبت به افزایش تعداد المان ها در مقطع................................57شکل(4-3): مدهای کمانش لوله.......................................................................................................................65شکل(4-4): مدهای کمانش لوله..................................................................................................................... 66شکل(4-5): فشار بحرانی بدون بعدqcr/q* برای h1/a1=h2/a1=0.02 و ضریب پواسن هسته c=0.4ν.............................................................................70شکل(4-6): فشار بحرانی بدون بعدqcr/q* برای h1/a1=h2/a1=0.02 و ضریب پواسن هسته c=0.1ν........................................................................................................... 72شکل(4-7): فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برایh1/a1=0.02,h2/a1=0.04 و ضریب پواسن هستهνc=0.4..................................................................................................74شکل(4-8): فشار بحرانی بدون بعدqcr/q* برای h1/a1=h2/a1=0.04 و ضریب پواسن هسته c=0.4ν............................................................................................................76شکل(4-9): فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برایh1/a1=0.04,h2/a1=0.02 و ضریب پواسن هستهνc=0.4.................................................................................................78 فهرست جداولجدول(4-1): ابعاد و مدول الاستیسته مدل......................................................................................................54جدول(4-2): نتایج بار بحرانی با شبکه بندی های متفاوت ...................................................................... 56جدول(4-3): تغییرات بار بحرانی با افزایش شبکه بندی مدل................................................................... 56جدول(4-4): ابعاد و مدول الاستیسته استفاده شده در جداول (4-5)و(4-6) و(4-7)و(4-8)..........58جدول(4-5): فشاربحرانی کمانش مدلh1=h2=9mm.............................................................................59جدول(4-6): فشار بحرانیکمانش مدلh1=9mm , h2=15mm..........................................................60جدول(4-7): فشاربحرانی کمانش مدلh1=h2=15mm........................................................................ 62جدول(4-8): فشار بحرانیکمانش مدلh1=15mm , h2=9mm.........................................................63جدول(4-9):فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برای=h2/a1=0.02h1/a1 و ضریب پواسن هسته c=0.4ν................................................................................................................................................................ 69جدول(4-10): فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برای=h2/a1=0.02h1/a1 و ضریب پواسن هسته c=0.1ν............................................................................................................................................................... 71جدول(4-11): فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برای= 0.02 h2/a1=0.04 h1/a1 و ضریب پواسن هسته c=0.4ν................................................................................................................................................... 73جدول(4-12):فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برای=h2/a1=0.04h1/a1 و ضریب پواسن هسته c=0.4ν.............................................................................................................................................................. 75جدول(4-13):فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برای= 0.04 h2/a1=0.02h1/a1 و ضریب پواسن هسته c=0.4ν.................................................................................................................................................. 77  

فصل اول

  

مقدمه

    

1-1مقدمه ای در ارتباط با سیستم های لوله در لوله

سیستم های لوله در لوله[1]  به طور بسیار گسترده ای در کاربردهای خط لوله ای که در آنها استفاده از عایق گرمایی خط بسیار اهمیت دارد، بکار رفته اند. معمولا، فاصله بین دو لوله در این سیستم ها می تواند خالی بوده و یا در بر گیرنده مواد عایق غیر سازه ای باشد. در آب های عمیق، لوله خارجی باید طوری طراحی شود تا بتواند در برابر خرابی ناشی از فشارهای خارجی محیط مقاوم باشد در حالی که لوله داخلی، در مرحله اول طوری طراحی می شود که در برابر فشارهای هیدروکربنی مایع موجود در دورن آنها مقاوم باشد. علاوه بر این، تحلیل هایی که در آنها بسیاری از فاکتورهای دیگر در نظر گرفته شده اند نیز در این زمینه در دسترس هستند. بنابراین سیستم های لوله در لوله در آب های عمیق را باید برای مقاومت در برابر خرابی لوله خارجی طراحی نمود.  همانند خطوط لوله ای تکی، در طول نصب و راه اندازی سازه ها، شرائط خارج از طرح در سازه ها می تواند در آنها بوجود آید که این امر منجر به خرابی های درونی در سازه خواهد شد[1] .در سیستم های لوله در لوله دریایی عواملی مانند خمش زیاد در زمان نصب لوله، تنش اضافی ناشی از ناهمواری بستر دریا، برخورد عوامل خارجی مانند لنگر کشتی، ابزارهای ماهیگیری و کاهش ضخامت جدار لوله در اثر فرآیندهائی مانند خوردگی، سائیدگی و فرسایش می توانند از عمده دلایل ایجاد کمانش باشند[2،3].کمانش و خرابی در اثر فشارهای خارجی از پیامدهای بسیار مهمی می باشند که باید در طراحی خطوط لوله ای مانند سیستم های لوله در لوله نصب شده در دریا[2]  مد نظر قرار داده شوند. مشکل دومی که در این زمینه وجود دارد، و معمولا اهمیت آن کمتر از مورد اشاره شده در بالا نیست، به انتشار کمانش[3] ارتباط دارد که می تواند در نهایت بقای خط را با مشکل مواجه نماید. انتشار کمانش می تواند از مقطعی ضعیف شده در لوله، برای مثال از یک فرورفتگی آغاز شود و این ضعیف شدگی می تواند در اثر پدیده هائی مانند تاثیر اجسام خارجی نشات گرفته باشد، زمانی که کمانش شروع شود، می توان شاهد انتشار آن با سرعت های بالا بود که این امر می تواند در نهایت منجر به خرابی بسیار سریع در تمام خط لوله گردد. فشار انتشار PP حداقل فشاری است که در آن شاهد انتشار کمانش خواهیم بود. این فشار به فشار مشخصه در خط لوله نیز موسوم است، این فشار معمولا بین 15-20 درصد فشار خرابیPCO است و در نتیجه در بسیاری از پروژه ها طراحی خط لوله بر اساس فشار انتشار غیر عملی می باشد. برای مقابله با این مسئله طراحی بر اساس فشار خرابی انجام می شود و در عوض از ابزارهائی به نام کمانشگیر[4] در بازه هائی منظم در طول خط استفاده می شود. در زمان آغاز کمانش، این کمانشگیرها خسارت به طولی از لوله را محدود می نمایند[4].[1]Pipe in Pipe Systems[2]Marine Pipelines[3]Buckle Propagation[4]Buckle Arrestorsتعداد صفحه : 115قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید