Defnyddiwch y dynodwr hwn i ddyfynnu neu i gysylltu â'r eitem hon: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/34805

Teitl: Numerical prediction of the strength of a thin-walled pipe loaded with internal pressure and axial tension taking into account its actual dimensions
Teitlau Eraill: Чисельне прогнозування міцності тонкостінної труби, навантаженої внутрішнім тиском та осьовим розтягом, із урахуванням її фактичних розмірів
Awduron: Козбур, Галина Володимирівна
Шкодзінський, Олег Ксаверович
Дмитроца, Леся Павлівна
Kozbur, Halyna
Shkodzinsky, Oleh
Dmytrotsa, Lesia
Affiliation: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, Україна
Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine
Bibliographic description (Ukraine): Kozbur H. Numerical prediction of the strength of a thin-walled pipe loaded with internal pressure and axial tension taking into account its actual dimensions / Halyna Kozbur, Oleh Shkodzinsky, Lesia Dmytrotsa // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2020. — Vol 4. — No 100. — P. 11–19.
Bibliographic description (International): Kozbur H., Shkodzinsky O., Dmytrotsa L. (2020) Numerical prediction of the strength of a thin-walled pipe loaded with internal pressure and axial tension taking into account its actual dimensions. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 4, no 100, pp. 11-19.
Is part of: Вісник Тернопільського національного технічного університету, 100 (4), 2020
Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 100 (4), 2020
Journal/Collection: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Issue: 100
Volume: 4
Dyddiad Cyhoeddi: 22-Dec-2020
Submitted date: 26-Nov-2020
Date of entry: 1-Apr-2021
Cyhoeddwr: ТНТУ
TNTU
Place of the edition/event: Тернопіль
Ternopil
DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2020.04.011
UDC: 539.4
Allweddeiriau: локалізація деформацій
втрата стійкості пластичного деформування
тонкостінна труба
дійсні напруження
ultimate strength
actual ultimate strength
ultimate stress
the uniform plastic stability loss
localization of strains
Number of pages: 9
Page range: 11-19
Start page: 11
End page: 19
Crynodeb: В реальних експлуатаційних умовах трубопроводи та ємності, навантажені внутрішнім тиском, можуть також зазнавати осьових навантажень, спричинених позаштатними факторами, наприклад дією температури, гірськими умовами, рухомістю грунтів, тощо. Тому важливим є вивчення напружено-деформованого стану труб та ємностей в умовах комбінованого навантаження. Досліджено дійсний напружений стан тонкостінних труб, що зазнають пластичних деформацій в умовах монотонного статичного навантаження внутрішнім тиском та осьовим розтягом. Утворення локальних пластичних деформацій вважається в роботі ознакою досягнення границі міцності. Методику прогнозування граничних значень дійсних напружень у момент локалізації рівномірних пластичних деформацій розроблено на основі критерію втрати стійкості процесу пластичного деформування Свіфта-Марціньяка та принципу максимуму навантаження. Методикою враховано фізико-механічні властивості матеріалу, фактичні розміри навантажених конструкційних елементів та вид напруженого стану. Наведено алгоритм методики. Інженерну реалізацію методики виконано для труб, виготовлених із двох марок сталей (сталі 45 та сталі 10ГН2МФА) різної геометрії. Проаналізовано вплив виду напруженого стану та геометрії тонкостінних труб на граничні значення дійсних напружень у момент появи локальних деформацій. Виконано графічний аналіз отриманих залежностей. Показано, що можливе встановлення балансу між фактичною геометрією елемента та навантаженням, яке дозволить вирішити завдання пошуку оптимального співвідношення «вага–міцність», важливого для практичних застосувань в авіа-, ракето- та машинобудуванні. Результати можна застосовувати для розрахунку навантажених тонкостінних труб з метою зменшення їх матеріалоємності, підвищення рівня безпеки та ефективності в експлуатації, а також обгрунтовувати визначення коефіцієнта запасу та приймати удосконалені інженерно-конструкторські рішення на етапах проектування та експлуатації трубчастих елементів конструкцій
If a thin-walled pipe loaded with internal pressure and tension allows the appearance of plastic strains takes place, then the uniform plastic stability loss with the emergence of a local plastic deformation zone is considered the limit state, the corresponding stresses are considered as the limit ones. Correct prediction of the stress-strain state at the moment of strain localization requires taking into account the actual size of the loaded pipe and the calculation of true stresses. The article proposes the implementation of the method of predicting the limit values of true stresses that appear in the pipe at different ratios of internal pressure and axial tension. The physical and mechanical properties of the material, the type of stress state and the change in the actual dimensions of the loaded pipe are taken into account. For two grades of steels (carbon steel 45 and alloy steel 10MnН2MoV), an increase in the calculated strength threshold is shown with an insignificant additional load of a pipe loaded with pressure and axial tension. Analysis of the results showed that it is possible to establish a balance between the actual geometry of the element and the load, which will solve the problem of finding the optimal ratio of «weight-strength», important for practical applications in aircraft, rocket and mechanical engineering. The proposed method for finding the limiting values of actual stresses makes it possible to calculate a realistic safety factor and make improved engineering solutions at the design and operation stages of structural elements; to increase the efficiency and safety of using pipeline and shell-type saving systems.
URI: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/34805
ISSN: 1727-7108
Copyright owner: © Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2020
URL for reference material: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2017.03.048
https://doi.org/10.1115/1.4001801
https://doi.org/10.1016/0020-7403(65)90010-X
https://doi.org/10.1016/0020-7403(84)90033-X
https://doi.org/10.1115/1.2841888
https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2011.09.007
https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2005.04.002
https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.02.145
https://doi.org/10.2478/scjme-2020-0024
References (Ukraine): 1. Luchko J., Ivanyk E. Diagnostics of the main gas pipelines and assessment of their residual life under the conditions of long-term operation. Scientific Journal of TNTU (Tern.), 2017, vol. 87, no. 3, pp. 48–63. [Іn English]. DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2017.03.048
2. Bony, M., Alamilla, J. L., Vai, R., Flores, E. Failure pressure in corroded pipelines based on equivalent solutions for undamaged pipe. ASME. J. Pressure Vessel Technol. 2010; 132 (5): 051001. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4001801
3. Hillier M. J. Tensile plastic instability of thin tubes–I. International Journal of Mechanical Sciences. Vol. 7. Issue 8. 1965. Р. 531–538. ISSN 0020-7403. DOI: https://doi.org/10.1016/0020-7403(65)90010-X
4. Tomita Y., Shindo A., Nagai M. Axisymmetric deformation of circular elastic-plastic tubes under axial tension and internal pressure. International Journal of Mechanical Sciences. Volume 26. Issues 6–8. 1984. Р. 437–444. ISSN 0020-7403. DOI: https://doi.org/10.1016/0020-7403(84)90033-X
5. Дильман В. Л., Остсемин А. А. О влиянии двухосности нагружения на несущую способность труб магистральных газонефтепроводов. Изв. РАН. Механика твердого тела. 2000. № 5. С. 179–185.
6. Дильман В. Л., Остсемин А. А. О потере пластической устойчивости тонкостенных цилиндрических оболочек. Проблемы машиностроения и надежности машин. 2002. № 5. С. 50–57.
7. Дегтярев В. П. Деформации и разрушение в высоконапряженных конструкциях. М.: Машиностроение, 1987. 105 с.
8. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение. М.: Мир, 1984. 624 с.
9. Updike D. P., Kalnins A. Tensile plastic instability of axisymmetric pressure vessels. ASME. J. Pressure Vessel Technol, 120 (1), February 1998. Р. 6–11. DOI: https://doi.org/10.1115/1.2841888
10. Zhu, Xian-Kui & Leis, Brian. (2011). Evaluation of burst pressure prediction models for line pipes. International Journal of Pressure Vessels and Piping – INT J PRESSURE VESSELS PIPING. P. 89. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2011.09.007
11. Law M. Use of the cylindrical instability stress for blunt metal loss defects in linepipe. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 2005, 82 (12), 925–928. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2005.04.002
12. Kozbur H. Prediction technique for thin-walled cylindrical tubes boundary state. Scientific Journal of TNTU. Tern: TNTU, 2019. Vol. 94. No. 2. P. 145–155. (Mathematical modeling. Mathematics). DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.02.145
13. Kozbur H. Method of predicting necking true stress in a thin-walled tube under a complex stress state. Strojnícky časopis. Journal of Mechanical Engineering. 2020. № 70 (2). Р. 101–116. DOI: https://doi.org/10.2478/scjme-2020-0024
14. Каминский А. А., Бастун В. Н. Деформационное упрочнение и разрушение металлов при переменных процессах нагружения. К.: Наук.думка, 1985. 168 с.
15. Лебедев А. А., Ковальчук Б. И., Гигиняк Ф. Ф., Ламашевский В. П. Механические свойства конструкционных материалов при сложном напряженном состоянии: под ред. академика НАН Украины А. А. Лебедева. Киев: Издательский дом «Ин Юре», 2003. 540 с.
References (International): 1. Luchko J., Ivanyk E. Сiagnostics of the main gas pipelines and assessment of their residual life under the conditions of long-term operation. Scientific Journal of TNTU (Tern.) 2017, vol. 87, no . 3, pp. 48–63. DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2017.03.048
2. Bony, M., Alamilla, J. L., Vai, R., Flores, E. Failure pressure in corroded pipelines based on equivalent solutions for undamaged pipe. ASME. J. Pressure Vessel Technol. 2010, 132 (5): 051001. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4001801
3. Hillier M. J. Tensile plastic instability of thin tubes–I. International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 7. Issue 8, 1965. pp. 531–538, ISSN 0020-7403. DOI: https://doi.org/10.1016/0020-7403(65)90010-X
4. Tomita Y., Shindo A., Nagai M. Axisymmetric deformation of circular elastic-plastic tubes under axial tension and internal pressure. International Journal of Mechanical Sciences. Volume 26. Issues 6–8. 1984. Р. 437–444. ISSN 0020-7403. DOI: https://doi.org/10.1016/0020-7403(84)90033-X
5. Dilman, V. L., Ostsemin A. A. O vliyanii dvuhosnosti nagrujeniya na nesuschuyu sposobnost trub magistralnyih gazonefteprovodov Izv. RAN. Mehanika tverdogo tela, 2000. No. 5, pp. 179–185. [Іn Russian].
6. Dilman, V. L., Ostsemin, A. A. O potere plasticheskoy ustoychivosti tonkostennyih tsilindricheskih obolochek. Problemyi mashinostroeniya i nadejnosti mashin. 2000. No. 5, pp. 50–57. [Іn Russian].
7. Degtyarev V. P. Deformatsii i razrushenie v vyisokonapryajennyih konstruktsiyah. M.: Mashinostroenie, 1987. 105 p. [Іn Russian].
8. Kollinz Dj. Povrejdenie materialov v konstruktsiyah. Analiz, predskazanie, predotvraschenie. M.: Mir, 1984. 624 p. [Іn Russian].
9. Updike D. P., Kalnins A. Tensile plastic instability of axisymmetric pressure vessels. ASME. J. Pressure Vessel Technol, 120 (1), February 1998. Р. 6–11. DOI: https://doi.org/10.1115/1.2841888
10. Zhu, Xian-Kui & Leis, Brian. (2011). Evaluation of burst pressure prediction models for line pipes. International Journal of Pressure Vessels and Piping – INT J PRESSURE VESSELS PIPING. P. 89. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2011.09.007
11. Law, M. (2005). Use of the cylindrical instability stress for blunt metal loss defects in linepipe. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 82 (12), 925–928. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2005.04.002
12. Kozbur H. Prediction technique for thin-walled cylindrical tubes boundary state. Scientific Journal of TNTU. Tern: TNTU, 2019. Vol. 94. No. 2. P. 145–155. (Mathematical modeling. Mathematics). DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2019.02.145
13. Kozbur H. Method of predicting necking true stress in a thin-walled tube under a complex stress state. Strojnícky časopis. Journal of Mechanical Engineering. 2020. No . 70 (2), 101–116. DOI: https://doi.org/10.2478/scjme-2020-0024
14. Kaminskiy A. A., Bastun V. N. Deformatsionnoe uprochnenie i razrushenie metallov pri peremennyih protsessah nagrujeniya. K.: Nauk.dumka, 1985. 168 p. [Іn Russian].
15. Lebedev A. A., Kovalchuk B. I., Giginyak F. F., Lamashevskiy V. P. Mehanicheskie svoystva konstruktsionnyih materialov pri slojnom napryajennom sostoyanii. Pod red. akademika NAN Ukrainyi A. A. Lebedeva. Kiev: Izdatelskiy dom “In YUre”, 2003. 540 p. [Іn Russian].
Content type: Article
Ymddengys yng Nghasgliadau:Вісник ТНТУ, 2020, № 4 (100)



Diogelir eitemau yn DSpace gan hawlfraint, a chedwir pob hawl, onibai y nodir fel arall.