Poškození tlakového potrubí: Numerický odhad vlivu bodového zatížení

Pressure pipe damage: Numerical estimation of point load effect

journal article - other

en

The most relevant loading conditions for real polymer pipe systems are not only internal pressure, but also loading caused by sand embedding including bending or different kinds of point loads. It has been shown that service lifetime of buried pipes can be reduced especially due to stress concentration caused by external point loads. If the pipe is loaded locally the stress is concentrated here and a crack can initiate at this position or the existing crack can be affected by corresponding stress redistribution. In the paper the effect of the hard indenter, Poissons ratio, hoop stress level and pipe wall thickness on the crack shape was estimated using numerical simulations of the creep crack propagation based on finite element method. Relation between crack length and crack width was found and expressed by simple relationship. A deeper understanding of the point load effect in order to prevent unexpected failure of the pipelines is of paramount importance for pipeline design.

Mezi nejvýznamnější podmínky zatěžování reálného polymerního potrubní patří nejen zatížení vnitřním tlakem, ale také zatížení způsobené zásypem včetně ohýbání nebo různé druhy bodové zatížení. Bylo prokázáno, že životnost potrubí může být snížena zejména v důsledku koncentrace napětí způsobené vnějším bodovým zatížením. Pokud je potrubí zatíženo lokálně, dochází ke koncentraci napětí a v tomto místě může dojít k iniciaci a růstu trhliny. V příspěvku je studován vliv pevného indentoru, Poissonova čísla, obvodového napětí a tloušťky stěny trubky na tvar trhliny, který byl odhadnut pomocí numerických simulací na základě metody konečných prvků. Vztah mezi hloubkou a šířkou trhliny byl nalezen a vyjádřen jednoduchým vztahem.

The most relevant loading conditions for real polymer pipe systems are not only internal pressure, but also loading caused by sand embedding including bending or different kinds of point loads. It has been shown that service lifetime of buried pipes can be reduced especially due to stress concentration caused by external point loads. If the pipe is loaded locally the stress is concentrated here and a crack can initiate at this position or the existing crack can be affected by corresponding stress redistribution. In the paper the effect of the hard indenter, Poissons ratio, hoop stress level and pipe wall thickness on the crack shape was estimated using numerical simulations of the creep crack propagation based on finite element method. Relation between crack length and crack width was found and expressed by simple relationship. A deeper understanding of the point load effect in order to prevent unexpected failure of the pipelines is of paramount importance for pipeline design.

tlakové polymerní porubí, bodové zatížení, součinitel intenzity napětí, odhad tvaru trhliny

polymer pressure pipes, point load, stress intensity factor, crack shape prediction

2013

10.01.2013

1013-9826

525-526

1

177–180

4