بررسي سرعت انتشار كمانش ديناميكي در خطوط لوله دريايي

INVESTIGATION INTO DYNAMIC BUCKLE PROPAGATION VELOCITY IN MARINE PIPELINES

با توجه به اينكه خطوط لوله جز سازه هاي پوسته اي محسوب مي شوند، طراحي آنها براساس اصول پايداري انجام مي شود؛ زيرا ضخامت كم پوسته نسبت به ابعاد ديگر از يك سو و وجود ميدان تنش هاي فشاري در اثر نيروهاي اعمالي بر پوسته هاي استوانه اي از سوي ديگر، آن ها را در معرض ناپايداري قرار مي دهد كه بر اساس بارهاي وارده ممكن است به صورت موضعي يا كلي در آن ها اتفاق بيافتد. به واسطه قرار گرفتن لوله تحت فشار بسيار زياد (فشار هيدروستاتيك آب)، تحت شرايطي ممكن است كمانش موضعي رخ دهد كه جلوگيري از وقوع اين نوع كمانش و انتشار آن يكي از موضوعات اصلي طراحي است. در مقاله حاضر ابتدا پديده انتشار كمانش ديناميكي با روش المان محدود سه بعدي مدل سازي شده، نتايج به دست آمده با نتايج آزمايشگاهي صحت سنجي گرديده و سپس سرعت انتشار كمانش ديناميكي در لوله هايي با نسبت قطر به ضخامت مختلف محاسبه شده است. با توجه به تاثير سرعت انتشار كمانش در طراحي خطوط لوله دريايي، براي هر كدام از نسبتهاي قطر به ضخامت، رابطه اي بين سرعت انتشار كمانش و فشار آغاز انتشار كمانش استخراج شده و ميزان تاثير نسبت قطر به ضخامت بر سرعت انتشار بررسي شده است.

A pipeline is considered as shell structure so its design is based on stability concepts; due to the exerted high pressure, local instability is probable to occur and so prevention of its occurrence and propagation are important subjects in its design. In this paper, dynamic buckle propagation has been modeled by 3D finite element method, results are verified with experimental tests and velocity of dynamic buckle propagation is calculated for pipes with different diameter to thickness ratios. Due to the effect of velocity in designing of marine pipelines, separate relations based on the initiation pressure are derived for the velocity of propagation and the influence of diameter to thickness ratio on the propagation velocity is studied.