محاسبه ضرایب شدت تنش در مخازن کروی با وجود نقص در محل اتصال انشعاب شعاعی

در این تحقیق ضرایب شدت تنش ترک‏های سه‏بعدی در محل اتصال انشعاب شعاعی به مخزن کروی محاسبه شده است. تحلیل با روش آنالیز اجزاء محدود الاستیک بوده و بارگذاری‏ استاتیکی است. بارگذاری در مدل‏سازی‏ها به صورت فشار هیدرواستاتیک درون مخزن و در لبه‏ها شرایط تقارن در نظر گرفته شده است. مدل‏سازی اجزا محدود توسط المان‏های سه‏بعدی 20 گره‏ای و المان‏های متقارن محور 8 گره‏ای مرتبه دوم صورت گرفته است. برای ایجاد خاصیت تکینگی در نوک ترک از المان‏های تکین استفاده شد. ضرایب شدت تنش از دو روش برون‏یابی جابجایی‏ها و انتگرال j بر پایه حل اجزا محدود محاسبه شده‏اند. در این پژوهش سه نوع ترک در محل اتصال انشعاب به مخزن که ممکن است از جوشکاری ناقص بوجود آمده‏ باشند، مورد بررسی قرار گرفته‏ است: ترک یک طرفه متقارن محور، ترک محاط شده متقارن محور و ترک غیر متقارن محور در انشعاب. ضرایب شدت تنش بی‏بعد شده بر حسب ‏پارامترهای هندسی بی‏بعد، برای ترک‏های متقارن و غیر متقارن محور به صورت نمودار ارائه شده‏اند. نتایج و نمودار‏های ارائه شده نشان می‏دهند که المان‏های تکین حساسیت کمتری نسبت به اندازه المان‏ها دارند و رفتار نوک ترک را در حالت الاستیک خطی بهتر توصیف می‏کنند. با توجه به نمودارها مشاهده می‏شود که ضخامت جوش بر مقادیر ضرایب شدت تنش مود اول تاثیر چندانی ندارد در صورتی که بر ضرایب شدت تنش مود دوم تاثیر دارند.