عنوان :
تحليل تنش ناشي از انتقال گرماي گذرا در مخازن تحت فشار و بررسي رچتينگ مخازن با در نظر گرفتن سخت شوندگي تركيبي غيرخطي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
هيجده،[134]ص.: مصور،جدول،نمودار
يادداشت :
ص.ع.به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
محمود فرزين
استاد مشاور :
محمدرضا فروزان
توصيفگر ها :
نظريه پلاستيسيته , مدل چابوچ , دستگاه پرس ايزواستاتيك , نرم افزار كتيا و آباكوس
استاد داور :
عليرضا شهيدي، مهدي سلماني تهراني
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/08/18
چكيده فارسي :
چكيده با توجه به كاربرد گسترده مخزنهاي تحت فشار در صنايع مختلف مانند صنايع پااليشگاهي و پتروشيمي نفت و گاز نيروگاهي و غيره اهميت تجزيه و تحليل اين مخزنها از نظر تحمل دما و نيرو قابل مالحظه ميباشكد يكي از كاربردهاي صككنعتي مخزنهاي تحت فشككار استفاده در پرسهاي ايزواستاتيك گرم و سرد ميباشد در اين نوع كاربردها مخزن بارگذاريهاي مختلف فشاري و دمايي يكنواخت و چرخه اي را تجربه ميكند بنابراين بررسي اثر بار دما و فشار روي مخزن بهصورت جداگانه و تركيبي مهم ميباشد به دليل باال بودن فشار و دما در اين كاربردها معموال با استفاده از روشه ايي به مخزن پيش تنش فشاري اعمال ميشود يكي از اين روشها پيچش سيم پيرامون مخزن است هم چنين براي خنك سازي مخزن در برابر تغييرات شديد دما از آبگرد پيرامون مخزن استفاده ميشود در اين پروژه مدلسكازي سكيم پيچ و آبگرد انجام شكده است مواد بهكار برده شده در ساخت اين مخزنها معموال فوالدهاي آلياژي نيكل كروم با استحكام باال ميباشند ماده اي كه در اين پژوهش در نظر گرفته شده فوالد 9596 1 DIN ميباشد كه از جمله فوالدهاي با استحكام باال بهشكمار مي رود تحليل تنش مخزن در ناحيه ي ا السكتيك و پالسكتيك تحت دما و فشار كاري انجام شده است توزيع تنش در سه حالت بار دمايي فشاري و حالت تركيبي بدست آمد و باهم مقايسه شد با اينكه مقدار متوسط تنش در حالت بار تركيبي نسبت به بار دمايي بيشتر است در حالت بار دمايي توزيع تنش در ضخامت استوانه خيلي شديدتر است و هم چنين مقدار تنش در سطح د اخلي از حالت تركيبي بيشتر ميباشد يعني مي توان نتيجه گرفت كه ترتيب اعمال بار دما و فشار در سيستم مهم ميباشد براي مدل سازي رفتار واقعي مواد و در نظر گرفتن اثر باشينگر مدلهاي مختلف سخت شوندگي خطي و غير خطي در اين پژوهش مورد بررسي قرار گرفته اند پس از آن شبيهسازي رچتينگ در مخزنهاي تحت فشار جداره ضخيم با استفاده از مدل سخت شوندگي تركيبي غير خطي انجام شده است براي استفاده از اين مدل تركيبي غير خطي از زيربرنامه ي UMAT كمك گرفته شد كه اين زير برنامه براي صحتسنجي در يك مدل ماده بهكار برده شد و نتايج شبيه سازي اين مدل ماده با نتايج آزمايشگاهي همان ماده در مقاالت مقايسه گرديد عملي ات حرارتي روي نمونه آزمون 9596 1 DIN و فك ها جنس فك ها فوالد گرمكار 4432 1 DIN درنظر گرفته شككد انجام شككد براي انجام عملي ات حرارتي روي نمونه آزمون از حمام نمك كمك گرفته شكد براي به دسكت آوردن خواص ماده مورد بررسي ابتدا نمونه هاي دمبلي شكل از ماده مورد بررسي ساخته شد و آزمون كشش در 4 دماي مختلف روي نمونهها انجام شد براي انجام آزمون كشش فشار در 4 دماي مختلف تجهيز انجام آزمون كشكش فشكار در دماي باال طراحي و سكاخته شكد و در ادامه آزمون چرخه اي كشكش فشككار كرنشكنترل روي ماده 9596 1 DIN انجام شد بعد از انجام عمليات حرارتي و انجام آزمون چرخه اي روي نمونهها نتيجه گرفته شد كه در ماده نرمشوندگي اتفاق مي افتد ثوابت سخت شوندگي همسان و سينماتيك استخراج شد و شبيه سازي مخزن تحت بار چرخه اي دما و فشار با اين ثوابت ماده انجام شد با توجه به اينكه بارگذاري در هندسه مخزن از نوع بارگذاري غير تناسبي است در شرايط اعمال بار دما فشككار و دما فشككار به هندسككه مخزن با توجه به نمودار هاي تنش و كرنش بدسككت آمده ميتوان نتيجه گرفت كه در اين شككرايط بارگذاري رچتينگ در مخزن اتفاق مي افتد كلمات كليدي مخزن تحت فشكار جداره ضكخيم فشكار داخلي فوالد 9596 1 DIN شكبيه سازي اجزاي محدود تنش گرمايي پديدهي رچتينگ سخت شوندگي تركيبي غيرخطي
چكيده انگليسي :
Stress Analysis Due to Transient Heat Transfer in Pressure Vessels andRatcheting Study in Pressure Vessels Considering Nonlinear Combined Hardening Majid Vasegh m vasegh@me iut ac ir Date of Submission 2016 06 29 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Mahmoud Farzin Farzin@cc iut ac irAbstractDue to the widespread use of pressure vessels in various industries such as refineries petrochemicalindustries oil and gas power generation it is important to analyze these vessels in terms of temperatureendurance and load In many applications the vessel experiences different types of uniform and cyclicpressure or temperature loads Therefore the effect of temperature and pressure individually and or incombination on the vessel is important In many applications the effects of pressure and temperature areusually considered by applying compressive pre stress on the vessel The materials used in the manufactureof these vessels usually are alloy steels such as nickel chrome with high strength The material consideredin this study with such strength was DIN 1 6959 steel Stress analysis in the cylinder in the area of elastic andplastic was carried out under operating temperatures and pressures The stress distribution through thecylinder thickness obtained in three load types including temperature pressure and the combination of them then the results are compared Although the average value of Mises stress in the case of combination load ismore than temperature load case stress gradient in the thickness of cylinder is much stronger and the valueof Mises stress on the inner surface is higher in the latter case As a result it can be concluded that sequenceof temperature and pressure load is important in the system For the validation of simulation of transient heattransfer with finite element software a semi analytical solution was used to achieve transient stress andtemperature distribution A good agreement was observed between the semi analytical and FE simulationresults To model the real behavior of material and considering Bauschinger effect different linear andnonlinear hardening models were investigated in this study Then simulation of ratcheting in the cylindricalpressure vessel with nonlinear kinematic and isotropic hardening was performed To use these non linearmixed models UMAT subroutines were used in simulations and the simulation results of these subroutinesused in the material model were compared with experimental results of the same material in published articlesfor validation Heat treatment was performed on the test specimens DIN 1 6959 and grips grips material wasconsidered hot work steel DIN 1 2344 For doing heat treatment on the test specimens salt bath was used To obtain material properties tensile test samples of investigated material were prepared and then tensiontests were performed in four different temperatures To perform cyclic tension compression tests at elevatedtemperatures a back lash free high temperature tension compression test equipment was designed and built Then tension compression tests were conducted on the material DIN 1 6959 After doing heat treatment andcyclic tests on the samples it was observed that the material softening occurs on the specimens Isotropic andkinematic hardening parameters obtained according to abaqus help procedure and simulation of vessels undercyclic temperature and pressure load performed with these material constant Due to non proportional loadingon the vessel as a result of temperature pressure and temperature pressure operation on the ves sel geometry according to the stress and strain charts obtained it can be concluded that the ratcheting occurs in the pressurevessels Keywords Thick Pressure Vessel DIN 1 6959 Inside Pressure Finite Element Simulation RatchetingPhenomena Non linear Combined Hardening Subroutine UMAT Thermo Mechanical Test
استاد راهنما :
محمود فرزين
استاد مشاور :
محمدرضا فروزان
استاد داور :
عليرضا شهيدي، مهدي سلماني تهراني
