Publication detail

Residual stress distribution in extruded polypropylene pipes

PODUŠKA, J. KUČERA, J. HUTAŘ, P. ŠEVČÍK, M. KŘIVÁNEK, J. SADÍLEK, J. NÁHLÍK, L.

Czech title

Rozdělení reziduálních napětí v extrudovaných polymerních trubkách

English title

Residual stress distribution in extruded polypropylene pipes

Type

journal article in Web of Science

Language

en

Original abstract

This paper deals with the experimental determination of residual stress and other inherent properties, density, yield stress, specific enthalpy of fusion and melting point temperature, of a polypropylene grade for pipe applications. The most important of these characteristics is the residual hoop (circumferential) stress, because it has a considerable effect on pipe lifetime. The experimental procedure for obtaining the residual hoop stress distribution by measuring the deflection of axially slit ring specimens is described and the data are evaluated by two approaches – a method based on theory of a curved beam and an older method based on theory of a thick-walled cylinder. Numerical modelling by FEM is employed to simulate the behavior of the ring specimens. The experiment was carried out on a set of 8 polypropylene pipes of different dimensions. The results for these pipes are compared, and a general equation describing the residual hoop stress distribution independently of pipe dimensions is proposed. Also, the influence of axial residual stress on the hoop residual stress is studied and, with the help of FEM, a correction of the results for long pipes is derived.

Czech abstract

Tento článek se zabývá experimentálním určením reziduálního napětí a dalších základních vlastností, hustoty, meze kluzu, specifické entalpie a teploty tání, polypropylenu pro trubkové aplikace. Nejdůležitější z těchto charakteristik je reziduální obvodové napětí, protože má značný vliv na životnost trubky. Je popsána experimentální procedura určení rozdělení reziduálních napětí měřením deformace rozříznutých kroužků a získaná data jsou vyhodnocena pomocí dvou přístutpů – metody založené na teorii silně zakřiveného prutu a starší metody založené na teorii tlustostěnného válcového tělesa. Pomocí numerického modelování metodou konečných prvků je simulováno chování kroužků. Experiment byl proveden na osmi polypropylenových trubkách různých rozměrů. Výsledky pro tyto trubky jsou porovnány a je navržena obecná rovnice, která popisuje rozdělení obvodového reziduálního napětí nezávisle na rozměru trobky. Kromě toho je také probrána závislost výsledků měření na reziduálním axiálním napětí a pomocí metody konečných prvků je navržena korekce výsledků.

English abstract

This paper deals with the experimental determination of residual stress and other inherent properties, density, yield stress, specific enthalpy of fusion and melting point temperature, of a polypropylene grade for pipe applications. The most important of these characteristics is the residual hoop (circumferential) stress, because it has a considerable effect on pipe lifetime. The experimental procedure for obtaining the residual hoop stress distribution by measuring the deflection of axially slit ring specimens is described and the data are evaluated by two approaches – a method based on theory of a curved beam and an older method based on theory of a thick-walled cylinder. Numerical modelling by FEM is employed to simulate the behavior of the ring specimens. The experiment was carried out on a set of 8 polypropylene pipes of different dimensions. The results for these pipes are compared, and a general equation describing the residual hoop stress distribution independently of pipe dimensions is proposed. Also, the influence of axial residual stress on the hoop residual stress is studied and, with the help of FEM, a correction of the results for long pipes is derived.

Keywords in Czech

polypropylén, extrudované polymerní trubky, reziduální napětí, teorie zakřivených prutů, numerická simulace

Keywords in English

polypropylene, extruded polymer pipe, residual stress, curved beam methodology, numerical simulations

RIV year

2014

Released

01.12.2014

Publisher

Elsevier

ISSN

0142-9418

Volume

2014

Number

40

Pages from–to

88–98

Pages count

11

BIBTEX


@article{BUT109901,
  author="Jan {Poduška} and Jaroslav {Kučera} and Pavel {Hutař} and Martin {Ševčík} and Josef {Křivánek} and Jiří {Sadílek} and Luboš {Náhlík},
  title="Residual stress distribution in extruded polypropylene pipes",
  year="2014",
  volume="2014",
  number="40",
  month="December",
  pages="88--98",
  publisher="Elsevier",
  issn="0142-9418"
}