متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی عمران

گرایش :سازه های دریایی

عنوان : بررسی اثر كمانش در سیستم های لوله در لوله تحت اثر فشار هیدروستاتیك در آب های عمیق

دانشگاه هرمزگان

پردیس دانشگاهی قشم

بررسی اثر كمانش در سیستم های لوله در لوله تحت اثر فشار هیدروستاتیك 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 كاربرد های خطوط انتقال نفت و گاز كه در آنها استفاده از عایق گرمایی خط بسیار اهمیت دارد، به كار رفته اند. این سیستم شامل لوله های جدار نازك درونی و بیرونی با حلقه هایی بین آنها می باشد كه  این حلقه ها به طور كامل به وسیله یك عایق انتخاب شده پر شده است. در این تحقیق با بهره گرفتن از روش کمانش خطی، رفتار كمانش ارتجاعی سیستم های لوله در لوله با هسته هایی در ضخامت و ضریب یانگ متفاوت تحت فشار هیدرو استاتیك خارجی آب با بهره گرفتن از نرم افزار انسیس بررسی شده است و نتایج بدست آمده نشان می دهد كه فشار كمانش شدیداً به ضرایب یانگ مواد پر كننده 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 كه دو پدیده مختلف كمانشی اتفاق می افتد كه یكی كمانش كلی لوله تركیب شده و دیگری كمانش 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 ANSYS

فهرست

فصل 1: مقدمه  ……………………………………………………………………………………………………………………………….  1

1-1 مقدمه ای در ارتباط با سیستم های لوله در لوله…………………………………………………………………..  2

1-2 کمانش در لوله های دریایی………………………………………………………………………………………………………..5

1-3 وقوع خرابی در لوله های دریایی………………………………………………………………………………………………..6

1-4 انتشار خرابی در لوله های دریایی ………………………………………………………………………………………….  8

1-5 کمانش دینامیکی و استاتیکی   ……………………………………………………………………………………………….9

1-6 کمانش شبه استاتیکی و دینامیکی در لوله های زیر دریا  ……………………………………………………14

1-7 متوقف کردن انتشار خرابی  …………………………………………………………………………………………………… 17

1-8 بررسی پیشینه موضوع ……………………………………………………………………………………………………………..19

فصل دوم: فرمول بندی ریاضی مسئله  …………………………………………………………………………………………. 25

2-1 معادلات تعادل برای سیستم های لوله در لوله  …………………………………………………………………….26

2-2  ضرائب سختی هسته………………………………………………………………………………………………………………..29

3-2 معادله مشخصه سطح مقطع لوله در لوله ……………………………………………………………………………….35

فصل سوم: معرفی مدل و مدلسازی  ………………………………………………………………………………………………..36

3-1 آشنایی با روش اجزا محدود   …………………………………………………………………………………………………37

3-2 روش اجزا محدود  …………………………………………………………………………………………………………………….37

3-3 انواع آنالیز کمانش   …………………………………………………………………………………………………………………38

3-4 مدل حاضر  ……………………………………………………………………………………………………………………………….40

3-5 نحوه برپایی مدل در نرم افزار انسیس ……………………………………………………………………………………41

فصل 4: نتایج و بحث در مورد بار بحرانی  ……………………………………………………………………………………..53

4-1 بررسی اثر مش بندی بر روی بار بحرانی …………………………………………………………………………….. 54

4-2 بررسی اثر ضخامت لوله های درونی و بیرونی بر روی بار بحرانی ………………………………………..57

4-3 حالت های لوله بعد از کمانش ………………………………………………………………………………………………..64

4-4 نتایج وبحث در مورد بار بحرانی کمانش ………………………………………………………………………………  66

4-5 مقایسه و نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………………….  78

فصل 5: نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………. 79

منابع لاتین   …………………………………………………………………………………………………………………………………….82

منابع فارسی………………………………………………………………………………………………………………………………………84

پیوست ها …………………………………………………………………………………………………………………………………………85

چکیده انگلیسی  …………………………………………………………………………………………………………………………….90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شكل ها

شكل(1-1): شماتیكی از وقوع خرابی در لوله دریایی …………………………………………………………………… 7

شكل(1-2): انتشار خرابی در لوله …………………………………………………………………………………………………… 8

شكل(1-3): كمانش ارتعاشی-كمانش ضربه ای …………………………………………………………………………… 11

شكل(1-4): تصاویر گرفته شده با دوربین های سرعت بالا در نوارهای آلومنیومی ……………………… 12

شكل(1-5): تصاویر گرفته شده با دوربین های چارچوبی …………………………………………………………….. 13

شكل(1-6): مقایسه الگوهای دینامیكی و استاتیكی بعد از كمانش………………………………………………. 14

شكل(1-7): مودهای خرابی شبه استاتیكی…………………………………………………………………………………… 15

شكل(1-8): مقایسه خرابی Dog-bone در حالت شبه استاتیكی و دینامیكی………………………….. 16

شكل(1-9): مراحل تغییر شكل در مد Flip-Flop………………………………………………………………………17

شكل(1-10): تصویری شماتیك از یك كمانشگیر و مقطع آن……………………………………………………… 18

شكل(2-1): هندسه سطح مقطع سیستم لوله در لوله …………………………………………………………………. 26

شكل(2-2): قطاعی از استوانه كه دارای نیروی جسمانی باشد…………………………………………………….. 29

شكل(3-1): شكلی از مقطع مسئله مورد مطالعه………………………………………………………………………….. 41

شكل(3-2): نحوه انتخاب المان لوله……………………………………………………………………………………………… 42

شكل(3-3): المان solid185……………………………………………………………………………………………………….. 42

شكل(3-4): تعریف مشخصات لوله………………………………………………………………………………………………… 43

شكل(3-5): تعریف مدول الاستیسته وضریب پواسن لوله…………………………………………………………….. 44

شكل(3-6): تصویر مقطع لوله……………………………………………………………………………………………………….. 44

شكل(3-7): تصویر مدل به صورت سه بعدی………………………………………………………………………………… 46

شكل(3-8): نحوه شبكه بندی نمودن لوله………………………………………………………………………………………… 47

شكل(3-9): مقطع شبكه بندی شده مدل………………………………………………………………………………………… 47

شكل(3-10): اعمال بار واحد روی لوله خارجی……………………………………………………………………………….. 48

شكل(3-11): اعمال شرایط تكیه گاهی…………………………………………………………………………………………… 49

شكل(3-12): نحوه بارگذاری روی لوله خارجی………………………………………………………………………………. 49

شكل(3-13): حل مساله به صورت خطی……………………………………………………………………………………….. 50

شكل(3-14): فرم تغییر شكل یافته لوله…………………………………………………………………………………………. 51

شكل(3-15): نحوه خروجی گرفتن پس از بارگذاری……………………………………………………………………… 52

شكل(4-1): نحوه ریز كردن المان ها در مقطع لوله……………………………………………………………………….. 55

شكل(4-2): روند همگرایی بار بحرانی نسبت به افزایش تعداد المان ها در مقطع…………………………..57

شكل(4-3): مدهای كمانش لوله………………………………………………………………………………………………………..65

شكل(4-4): مدهای كمانش لوله……………………………………………………………………………………………………… 66

شكل(4-5): فشار بحرانی بدون بعدqcr/q* برای h1/a1=h2/a1=0.02 و ضریب پواسن هسته c=0.4ν…………………………………………………………………..70

شكل(4-6): فشار بحرانی بدون بعدqcr/q* برای h1/a1=h2/a1=0.02 و ضریب پواسن هسته c=0.1ν…………………………………………………………………………………………….. 72

شكل(4-7): فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برایh1/a1=0.02,h2/a1=0.04 و ضریب پواسن هستهνc=0.4……………………………………………………………………………………..74

شكل(4-8): فشار بحرانی بدون بعدqcr/q* برای h1/a1=h2/a1=0.04 و ضریب پواسن هسته c=0.4ν………………………………………………………………………………………………76

شكل(4-9): فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برایh1/a1=0.04,h2/a1=0.02 و ضریب پواسن هستهνc=0.4…………………………………………………………………………………….78

 

فهرست جداول

جدول(4-1): ابعاد و مدول الاستیسته مدل…………………………………………………………………………………………54

جدول(4-2): نتایج بار بحرانی با شبكه بندی های متفاوت ……………………………………………………………. 56

جدول(4-3): تغییرات بار بحرانی با افزایش شبكه بندی مدل…………………………………………………………. 56

جدول(4-4): ابعاد و مدول الاستیسته استفاده شده در جداول (4-5)و(4-6) و(4-7)و(4-8)……….58

جدول(4-5): فشاربحرانی کمانش مدلh1=h2=9mm…………………………………………………………………..59

جدول(4-6): فشار بحرانیکمانش مدلh1=9mm , h2=15mm………………………………………………….60

جدول(4-7): فشاربحرانی کمانش مدلh1=h2=15mm……………………………………………………………… 62

جدول(4-8): فشار بحرانیکمانش مدلh1=15mm , h2=9mm…………………………………………………63

جدول(4-9):فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برای=h2/a1=0.02h1/a1 و ضریب پواسن هسته c=0.4ν……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 69

جدول(4-10): فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برای=h2/a1=0.02h1/a1 و ضریب پواسن هسته c=0.1ν…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 71

جدول(4-11): فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برای= 0.02 h2/a1=0.04 h1/a1 و ضریب پواسن هسته c=0.4ν………………………………………………………………………………………………………………………………… 73

جدول(4-12):فشار بحرانی بدون بعد qcr/q* برای=h2/a1=0.04h1/a1 و ضریب پواسن هسته c=0.4ν………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 75

جدول(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 Arrestors

تعداد صفحه : 115

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

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

پشتیبانی سایت :        *       serderehi@gmail.com

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.

 

دسته‌ها: عمران