تحلیل عددی کمانش رو به بالای خطوط لوله کف دریا
Abstract
تقاضای روز افزون انرژی باعث گردیده است که استخراج و تولید منابع انرژی، به خصوص در حوزه نفت و گاز، به داخل دریاها و اقیانوس ها کشیده شود. خط لوله های کف دریا به عنوان ایمن ترین، ارزان ترین و بهینه ترین روش برای انتقال فرآورده های نفتی است. فرآورده های نفتی برای انتقال راحت نیاز به دما و فشار بالا دارند. از این رو دما و فشار از اصلی ترین بارهای وارد بر خط لوله و از اثرات کمانش کلی خطوط لوله می باشد. خطوط لوله مدفون در خاک تا حدودی در برابر کمانش های جانبی مقید شده اند، اما کمانش روبه به بالا در آن ها محتمل است. کمانش رو به بالا در خطوط لوله می تواند موجب آسیب های جدی به خط لوله گردد، بنابراین بررسی کمانش خط در اثر فشار و حرارت سیال داخلی دارای اهمیت فراوان است. در این پایان نامه مساله کمانش رو به بالای خطوط لوله بررسی شده است و رفتار پس کمانش آن در اثر حرارت و فشار سیال داخلی با در نظر گرفتن اندرکنش خاک-سازه و اثرات خاک سربار مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این کار از نرم افزار المان محدود abaqus با در نظر گیری اثرات غیر خطی هندسی و مصالح استفاده شده است. برای چندین نمونه مختلف لوله با قطر و ضخامت مختلف، رفتار کمانشی لوله تحت اثر حرارت و فشار مانیتور شده است و نمودار های تغییر مکان-حرارت و تغییر مکان-نیرو برای حالات مختلف سربار، نقص اولیه های مختلف و مشخصات مکانیکی مختلف خاک و عمق مختلف دفن لوله استخراج شده است. صحت سنجی مدل عددی به کمک مقایسه نتایج با روابط تحلیلی و کارهای پیشین در این زمینه، انجام شده است. با بررسی نتایج، این برداشت انجام شده است که رفتار کمانشی و پس کمانشی خط لوله به شدت تحت تاثیر میزان نقص اولیه لوله و مشخصات مکانیکی خاک زیر آن می باشد. همچنین اثرات مثبت خاک سربار در بهبود رفتار کمانشی به روشنی در نمودارها مشاهده شده است.