Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Mashayekhi,MohammadReza Forouzan
محمد مشایخی (استاد مشاور) محمدرضا فروزان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammadmahdi Shams
محمدمهدی شمس

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Life estimation for bellow expansion joints under temperature and thermal stresses
In industry, fluids are commonly used to perform production processes under different operating conditions. In many cases, pipelines are used to traort these fluids, which in some working conditions, these pipelines are displaced or changed in length; For this purpose, expansion joints are usually used to compensate for these displacements. One of the most widely used of these fittings is Bellow expansion joints, which are used in large industries such as oil, gas and steel. The aim of this study was to estimate the life of Bellow expansion joints under the influence of heat and stresses. To achieve the thermal stresses applied to the device, the temperature distribution in the device must be obtained. Therefore, in addition to mechanical simulation, a thermal simulation must be performed to distribute the temperature on the device to Available. In this research, ANSYS software is used to perform the simulation process. First, thermal simulation is performed, in such a way that a three-dimensional model of expansion joint is considered and the fluid passage enters this part of the solution, and after making the necessary adjustments and performing the solution, the temperature distribution on the device is obtained. Then transfer these results to a mechanical solution to obtain the thermal stress and strain applied to the device. To verify the simulation results, the modeled sample was tested experimentally. For this purpose, the expansion joint is prepared and using heating furnace a fluid with a temperature of 420°C is passed through the device. After a certain time using the indicator clock, the displacement created in the part is obtained. The results of these two methods show a good qualitative agreement by considering possible errors in simulation and experimental experiments. Finally, put up the simulation results in the Caffeine-Manson life estimation equation to obtain the device life in different cases. The results of life estimation show that the applied thermal stresses reduce the life of this kind expansion joint between 60 to 70 percent. Key Words Bellow expansion joint, Thermal simulation, Mechanical simulation, Life estimation, Thermal stress
در صنعت معمولا برای انجام فرآیندهای تولید، سیالات تحت شرایط کاری مختلف به کار گرفته می شوند. در بسیاری مواقع برای انتقال این سیالات از خطوط لوله استفاده می شود که در بعضی از شرایط کاری این خطوط دچار جابه جایی یا تغییر طول می گردند؛ به همین منظور برای جبران این جابه جایی ها معمولا از اتصالات انبساطی استفاده می شود. یکی از پرکاربردترین این اتصالات، اتصالات انبساطی آکوردئونی هستند که در صنایع بزرگی چون نفت، گاز و فولاد به کار برده می شوند. هدف از انجام این پژوهش تخمین عمر اتصالات انبساطی آکوردئونی تحت تاثیر حرارت و تنش های ناشی از آن می باشد. برای دستیابی به تنش های حرارتی اعمال شده به قطعه می بایست توزیع دما را در اتصال به دست آورد، به همین منظور علاوه بر شبیه سازی مکانیکی می بایست یک شبیه سازی حرارتی صورت پذیرد تا توزیع دما بر روی قطعه به دست آید. در این پژوهش برای انجام فرآیند شبیه سازی از نرم افزار ANSYS استفاده می شود. درابتدا شبیه سازی حرارتی انجام می شود، به این نحو که مدل سه بعدی از اتصال انبساطی در نظر گرفته شده و راهگاه سیال را وارد این بخش از حل کرده و پس از انجام تنظیمات لازم و اجرای حل، توزیع دما بر روی قطعه به دست می آید. سپس این نتایج را به حل مکانیکی منتقل کرده تا به توان تنش و کرنش حرارتی اعمال شده به قطعه را به دست آورد. برای راستی آزمایی نتایج شبیه سازی، نمونه مدل شده مورد آزمایش تجربی قرار گرفت. بدین منظور اتصال انبساطی مدنظر را تهیه و با استفاده از یک کوره حرارتی سیالی با دمای 420 درجه سانتیگراد را که در شبیه سازی حرارتی مدنظر است از داخل آن عبور داده می شود. پس از گذشت زمان مشخصی با استفاده از ساعت اندیکاتوری، جابه جایی ایجاد شده در قطعه به دست می آید. نتایج این دو روش با در نظر گرفتن خطاهای احتمالی در شبیه سازی و آزمایش تجربی مطابقت کیفی مطلوبی را نشان می دهد. درآخر نتایج شبیه سازی را در معادله تخمین عمر کافین- مانسون قرار داده، تا عمر قطعه در حالات مختلف به دست آید. نتایج تخمین عمر نشان می دهد که تنش های حرارتی اعمال شده باعث کاهش عمر این اتصال بین 60 تا 70 درصد می گردد. کلمات کلیدی: اتصال انبساطی آکوردئونی، شبیه سازی حرارتی، شبیه سازی مکانیکی، تخمین عمر، تنش حرارتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی