پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 408 |
| تعداد مقالات | 5,454 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,816,308 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,197,358 |
تعیین ضرایب شدت تنش حرارتی پایدار در استوانه حاوی ترک نیم‌بیضوی محیطی | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 1، دوره 49، شماره 4، اسفند 1396، صفحه 665-672 اصل مقاله (1.31 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2016.725 | ||
| نویسندگان | ||
| سید مهدی نبوی* ؛ امین زارعی | ||
| مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران | ||
| چکیده | ||
| در این مقاله حل بسته‌ی ضرایب شدت تنش در نقطه‌ی عمقی ترک نیم‌بیضوی محیطی واقع در سطح داخلی استوانه بدست آمده است. استوانه تحت فشار (داخلی و خارجی) و انتقال حرارت از نوع جابجائی اجباری با سیال است. جهت تحلیل، ابتدا تابع وزن نقطه‌ی عمقی برای ترک نیم‌بیضوی محیطی با استفاده از دو بار مرجع ارائه شده است. انتخاب بار مرجع به صورت بارگذاری یکنواخت و خطی افزایشی روی سطح ترک در نظر گرفته شده و به هر کدام یک منحنی که تابع نسبت منظر ترک و عمق نسبی آن است برازش شده است. سپس مسأله حرارتی در حالت پایدار مورد بررسی قرار گرفته و ضرایب شدت تنش با استفاده از تابع وزن بدست آمده محاسبه شده است. اعتبارسنجی مدل ارائه شده در حالت خاص بارگذاری با نتایج سایر مقالات در حالات خاص بارگذاری مقایسه شده است که بیانگر دقت خوبی است. در ادامه اثرات نسبت منظر، عمق نسبی و نوع انتقال حرارت جابجایی روی ضرایب شدت تنش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که ترک‌های کم‌عمق در برخی حالات بارگذاری و اشکال ترک نسبت به ترک‌های عمیق‌تر بحرانی‌تر هستند و حل حالت اعمال دما در سطح داخلی استوانه نسبت به حالت جابجائی اجباری محافظه‌کارانه‌تر است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| ترک نیم‌بیضوی محیطی؛ روش تابع وزن؛ ضریب شدت تنش؛ استوانه | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Determination of Steady State Thermal Stress Intensity Factors for Semi-Elliptical Circumferential Cracks in Cylinders | ||
| نویسندگان [English] | ||
| S. M. Nabavi؛ A. Zareei | ||
| Faculty of Aerospace Engineering, Malek-Ashtar University of Technology, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| In this paper, the closed-form stress intensity factors are calculated at the deepest point of a circumferential semi-elliptical crack located at the inner surface of a cylinder. The cylinder is subjected to pressure (internal and external) and the inner surface of the cylinder is subjected to convection cooling. To solve the problem, initially, a weight function is derived for the deepest point of the circumferential semi-elliptical crack using two reference loads. Then, the steady state solution of the thermoelasticity problem is derived and, finally, the stress intensity factors are extracted using the weight function method. For some special cases of loading, the results of the present theory are compared with available solutions in the literature indicating an acceptable agreement. Moreover, the effects of crack relative depth and aspect ratio and heat transfer type on the thermal stress intensity factors are studied. The extracted results demonstrate that for some cases of loading and crack geometry, shallow cracks are more critical than deep ones and the solution of conduction heat transfer is more conservative than the forced convection one. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Circumferential semi-elliptical crack, Weight function method, Stress intensity factor, Cylinder | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] S. Al Laham, S.I. Branch, R. Ainsworth, Stress intensity factor and limit load handbook, British Energy Generation Limited, 1998. [2] Standard 579-1/ASME FFS-1 Fitness for Service,Houston, TX: American Petroleum Institute, 2007. [3] M. Kuna, Finite elements in fracture mechanics, Springer,2013. [4] X. Lin, R. Smith, Fatigue growth prediction of internal surface cracks in pressure vessels, Journal of Pressure Vessel Technology, 120(1) (1998) 17-23. [5] C. Poette, S. Albaladejo, Stress intensity factors and influence functions for circumferential surface cracks in pipes, Engineering Fracture Mechanics, 39(4) (1991)641-650. [6] M. Bergman, Stress intensity factors for circumferential surface cracks in pipes, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 18(10) (1995) 1155-1172. [7] M. Bergman, B. Brickstad, Stress intensity factors for circumferential cracks in pipes analyzed by FEM using line spring elements, International Journal of Fracture,47(1) (1991) R17-R19. [8] C. Wallbrink, D. Peng, R. Jones, Assessment of partly circumferential cracks in pipes, International Journal of Fracture, 133(2) (2005) 167-181. [9] M. Perl, V. Bernshtein, 3-D stress intensity factors for arrays of inner radial lunular or crescentic cracks in a typical spherical pressure vessel, Engineering Fracture Mechanics, 77(3) (2010) 535-548. [10] M. Perl, V. Bernshtein, 3-D stress intensity factors for arrays of inner radial lunular or crescentic cracks in thin and thick spherical pressure vessels, Engineering Fracture Mechanics, 78(7) (2011) 1466-1477. [11] X.-M. Kong, S.-T. Zheng, Z.-Y. Cui, Studies on stress intensity factor KI of surface cracks in a cylinder under remote tension loads, Engineering Fracture Mechanics,33(1) (1989) 105-111. [12] S.M.Nabavi, M. Kamyab, Determination of transient thermal stress intensity factors for circumferential cracks in cylinders. in: Proceedings of the 20th ISME Mechanical Engineering Conference, Shiraz University,Shiraz, Iran, (2012) [13] F. Delale, F. Erdogan, Application of the line-spring model to a cylindrical shell containing a circumferential or axial part-through crack, Journal of Applied Mechanics, 49(1) (1982) 97-102. [14] H. Grebner, U. Strathmeier, Stress intensity factors for circumferential semielliptical surface cracks in a pipe under thermal loading, Engineering Fracture mechanics,22(1) (1985) 1-7. [15] V. Kumar, M. German, B. Schumacher, Analysis of elastic surface cracks in cylinders using the line-spring model and shell finite element method, Journal of Pressure Vessel Technology, 107(4) (1985) 403-411. [16] I. Sattari-Far, Stress intensity factors for circumferential through-thickness cracks in cylinders subjected to local bending, International Journal of Fracture, 53(1) (1992)R9-R13. [17] N.S. HUH, Elastic T stress estimates for circumferential surface‐cracked cylinders, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 29(1) (2006) 57-69. [18] A. El Hakimi, P. Le Grognec, S. Hariri, Numerical and analytical study of severity of cracks in cylindrical and spherical shells, Engineering Fracture Mechanics, 75(5)(2008) 1027-1044. [19] D.H. Cho, S.W. Woo, Y.-S. Chang, J.-B. Choi, Y.-J. Kim,M.J. Jhung, Y.H. Choi, Enhancement of J estimation for typical nuclear pipes with a circumferential surface crack under tensile load, Journal of Mechanical Science and Technology, 24(3) (2010) 681-686. [20] H. Bueckner, Novel principle for the computation of stress intensity factors, Zeitschrift fuer Angewandte Mathematik & Mechanik, 50(9) (1970). [21] J.R. Rice, Some remarks on elastic crack-tip stress fields, International Journal of Solids and Structures,8(6) (1972) 751-758. [22] H. Petroski, J. Achenbach, Computation of the weight function from a stress intensity factor, Engineering Fracture Mechanics, 10(2) (1978) 257-266. [23] G. Glinka, G. Shen, Universal features of weight functions for cracks in mode I, Engineering Fracture Mechanics, 40(6) (1991) 1135-1146. [24] A. Zareei, Determination of weight function and stress intensity factors for circumferential semi-elliptical cracks in cylinders, Master’s thesis in Aerospace Engineering,Faculty of Aerospace Engineering, Malek-Ashtar University of technology, 2015. [25] S.M. Nabavi, R. Azad, The effect of term numbers of a weight function on the accuracy of stress intensity factors in a cracked cylinder, in: Proceedings of the 20th ISME Mechanical Engineering Conference, Shiraz University,Shiraz, Iran, 2012. [26] R.B. Hetnarski, M.R. Eslami, G. Gladwell, Thermal stresses: advanced theory and applications, Springer,2009. [27] A. Moftakhar, G. Glinka, Calculation of stress intensity factors by efficient integration of weight functions,Engineering Fracture Mechanics, 43(5) (1992) 749-756. [28] S.M. Nabavi, A. Shahani, Dynamic stress intensity factors for a longitudinal semi-elliptical crack in a thickwalled cylinder, International Journal of Engineering,Science and Technology, 6(5) (2014) 57-77. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,801 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 2,749 |
||
