مطالعه عددی و آزمایشی اثر رینگ تقویت بر روی کاهش ضخامت کلگیهای توریسفریکال تحت فشار در طرف محدب آنها

چکیده مقاله

رینگهای استحکام به عنوان راه حل خوبی جهت افزایش استحکام و مقاومت پوسته های استوانه ای و کلگی ها به کار گرفته می شود. امکان، محل و ابعاد بهینه رینگ تقویت وکاهش ضخامت به ازای رینگ بر روی کلگی مخازن در این موارد از هدف های اصلی این نوع تحقیقات می باشد. با استفاده از رینگ استحکام می توان با کاهش ضخامت هد، در هزینه مواد اولیه و نیز هزینه های فرمینگ صرفه جوئی قابل توجهی کرد. تاکنون هیچ کار گسترده و منسجمی در این زمینه صورت نگرفته است و با توجه به آسانتر شدن عمل شکل دهی و افزایش دقت و سرعت پروسه فرم دهی و در نتیجه کاهش هزینه ها، لزوم وجود چنین تحقیقاتی در ساخت کلگی مخازن تحت فشار کاملا احساس می گردد. با توجه به استفاده فراوان از مخازن تحت فشار در پالایشگاهها و یا مخازن نگهداری در صنعت این پروژه می تواند راهگشائی در جهت صرفه جوئی بیشتر در پروسه ساخت این مخازن گردد. یکی از اجزای مخازن تحت فشار،کلگی آنهاست که ضخامت آنها با استفاده از تئوریهای موجود محاسبه میگردد. این ضخامت بستگی به قطر مخازن و فشار آنها داشته که طول مخازن نیز در هنگامیکه فشار از خارج به مخزن وارد میشود در این ضخامت موثر میباشد. کلگیهای متنوعی بسته به کاربرد آنها در مخازن استفاده میشود که شامل کلگیهای بیضوی، توروسفریکال، تخت، مخروطی و کروی میباشد. در این تحقیق هدف، بررسی اثر رینگ تقویت در کاهش ضخامت کلگیهای توروسفریکال تحت فشار خارج است. برای این منظور ابعاد رینگ مناسب با استفاده از روش اجزا محدود تعیین و نتایج محاسبات با ساخت مدل و آزمایش برروی یک دسته از کلگیها صحه گذاری میگردد. از آنجاییکه روشی تئوریکی برای تحقیق وجود ندارد لازم است که با استفاده از روش اجزا محدود این تحقیق انجام گردد و ابعاد رینگ تعیین گردد و نتایج کار با استفاده از آزمایش و اندازه گیری کرنش حاصل از بارگذاری صحه گذاری شود. با توجه به اینکه در پوسته های تحت فشار خارج، احتمال یروز کمانش وجود دارد در اینجا سعی شده است تا حد امکان، ارتباط منطقی مابین کاهش ضخامت و مقدار بار مجاز برای جلوگیری از پدیده کمانش ایجاد شود. بهترین حالت برای کاهش تنش و همچنین به ازای آن، کاهش وزن هد، در رینگ مربعی خارجی با ضخامت 2 برابر ضخامت کلگی بدست آمد که در بهترین حالت ها تنش ماکزیمم را تا 40 درصد و ضخامت هد را تا 30 درصد کاهش می دهد. صحت این نتایج عددی با آزمایش تجربی بر روی نمونه هدها تحت فشار خارج تایید گردید