تحقیقات آزمایشگاهی و عددی رفتار پوسته های استوانه ای جدار نازک از جنس مصالحGFRP با مشخصات هندسی متفاوت تحت اثر باردندانه ای

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ایران

2 گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه ارومیه،ارومیه، ایران

چکیده

کاربردهای سازه ای مواد کامپوزیتی درسازه های مختلف مانند صنایع نفت و گاز، سیستم های آبرسانی، صنایع دریایی، صنایع هوا و فضا و نظامی را شامل می‌شود. به ویژه در سازه هایی که درآنها نسبت بالای استحکام به وزن حائز اهمیت است، این کاربردها درحال افزایش است. که یک نمونه رایج آن مخازن کامپوزیتی استوانه‌ای است. بارهای خارجی ممکن است به‌وسیله ابزارهای فشاری مانند سقوط اجسام و یا برخورد ماشین‌آلات و غیره به مخازن وارد گردد. این بارها ممکن است موجب خسارات و آسیب‌های جدی و ناگهانی در مخازن گردد. به همین دلیل بررسی اثر این گونه نیروها از اهمیت زیادی برخوردار است. این مقاله نتایج یک تحقیق آزمایشگاهی است که در آن چهار نمونه از مخازن GFRP با قطر داخلی 800 و 400 میلی متر و ضخامت 4 میلی متر تحت باردندانه‌ای مورد آزمایش و بررسی قرار گرفته‌اند. همچنین جهت شبیه‌سازی عددی تست‌های انجام‌گرفته از نرم‌افزار آباکوس استفاده شده و نمودارهای بار-جابجایی حاصل از آزمایش با نتایج المان محدود مورد بررسی و تحلیل قرارگرفت که نشان دهنده تخمین مناسب تحلیل المان محدود می‌باشد. نتایج آزمایشات نشان‌دادکه کاهش طول نمونه درافزایش ظرفیت باربری تاثیر بسزایی دارد و همچنین نتایج بدست آمده در شرایط آزمایشگاهی، با نتایج شبیه سازی عددی انطباق خوبی دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental and numerical investigation of the behavior of cylindrical thin-walled GFRP Shells with different geometric Features under dental load

نویسندگان [English]

  • Hossein Showkati 1
  • Babak Sarboland 2
1 Faculty of Civil Engineering, Urmia University, Iran
2 Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

Structural applications of composite materials in various structures such as oil and gas industries, water supply systems, marine industries, aerospace and military industries are included. Especially in structures where a high ratio of strength to weight is important, these applications are increasing, a common example of which is cylindrical composite tanks. External loads may enter the tanks by means of compression tools such as falling objects or colliding with machines, etc. These loads may cause serious and sudden damage to the tanks. For this reason, it is very important to study the effect of such forces. This paper is the result of a laboratory study in which four samples of GFRP tanks with an inner diameter of 800 and 400 mm and a thickness of 4 mm were tested and examined under a dental load. Also, for numerical simulation of the tests performed, Abacus software was used and the load-displacement diagrams obtained from the experiment with finite element results were examined and analyzed, which shows the appropriate estimate of finite element analysis. The experimental results showed that reducing the sample length has a significant effect on increasing the bearing capacity and also the results obtained in vitro are in good agreement with the numerical simulation results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dental Load
  • Laboratory
  • GFRP Tanks
  • Numerical Simulation
  • Abacus Software
  • Finite Element

مراجع

[1] Alemzadeh, H., Shakib, H. (2016). Numerical Study on the Response of Steel Ground Tanks with Free Rocking Motion under Horizontal Earthquake Excitation. Journal of Steel and Structure, Vol. 13, No. 20, pp 71-79.                                                                 [2] Abrar, F. (2017). Impact Responses Compressive and Brust Tests of Glass/Epoxy (GRE) Composite Pipes. Journal of Physics Conference Series IOP Publishing, Vol. 48, No. 2, pp 174-186.
[3] Elghazouli, M., Chtyssanthopoulos, F., Spagnoli, L. (1998). Experimental response of glass reinforced plastic cylinders under axial compression. The 2 nd International Conference on Mechanical Engineering, Vol. 11, No. 4, pp 347-371.
[4] Eyvazinezhad, S., Showkati, H. (2013). Thorough investigation of continuously supported pipelines under combined pre-compression and denting loads. International Journal of pressure vessels and piping, Vol. 104, No. 1, pp 83-95.
[5] Gohari, E. (2012). First-ply of thick circular cylindrical GRP composite shell subjected to static external pressure via finite element simulation and analytical approaches. Advanced Materials Research, Vol. 463, No. 16, pp 477-483.
[6] Jajo, J. (2014). Dent behaviour of steel pipes under pressure load.  Ph.D. Thesis, University of Windsor, Canada.
[7] Jin, N. (2013). Structural analysis and optimum design of GRP pipes based on properties of materials. Journal Construction and Building Materials, Vol. 38, No. 3, pp 316-326.
[8] Mousavi, V. (2018). Experimental and Theoretical Investigation of GFRP Pipe lines Behavior under the Simultaneous Effect of Axial Force and Dent Load. MA Thesis. University of Urmia (In Persian).
[9] Parashar, P. (2013). Adhesively bonded composite tubular joints. International Journal of Adhesion & Adhesives, Vol. 38, No. 3, pp 58-68.
[10] Park, J. (2011). A Safety Evaluation on the Ring Deflection of Buried GRP Pipes. Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures, Vol. 2, No. 2, pp 26-33.
[11] Rafiee, R., Torabi, M. (2017). Stochastic prediction of burst pressure in composite pressure vessels. Composite Structures, Vol. 185, No. 2, pp 573-583.
[12] Shuai, Y., Shuai, J., Zhang, X. (2018). Experimental and numerical investigation of the strain response of a dented API 5L X52 pipeline subjected to continuously increasing internal pressure.  Composite structures, Vol. 53, No. 4, pp 427-435.
[13] Walker, C., Ellians, K. (1983). Damage on offshore tubular bracing members. IABSE Colloquium on Ship Collisions with Bridges and Offshore Structures, Vol. 42, No. 2, pp 253-261.
[14] Wierzbicki, N., Suh, K. (2014). Indentation of tubes under combined loading. International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 30, No. 3, pp 229-248.
[15] Zarrin, A. (2018). Experimental investigation behavior of GRP pipe under denting load. MA Thesis. University of Urmia(In Persian).
[16] Bagheri, B. and Abbasi, M. and Kehtabche, M.  (2012). Abacus Application Reference. Kian Rayaneh Sabz Publication, Tehran.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 خرداد 1399
  • تاریخ بازنگری: 21 مهر 1399
  • تاریخ پذیرش: 02 بهمن 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار