Dynamic Analysis of Fiberglass-Reinforced Plastic Pipes with Thickness Discontinuity using Wavelet-based Finite Element
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
لقد أصبحت الأنابيب البلاستيكية المقواه بالألياف الزجاجية (FRP)في العقود القليلة الماضية بديلا قابلا للتطبيق للصلب المطلي، والفولاذ المقاوم للصدأ وغيرها من الأنابيب المعدنية في العديد من التطبيقات الهندسية المتعلقة بتوليد الطاقة والمعالجة الكيميائية ونقل النفط والغاز وتصريف ومعالجة مياه الصرف الصحي وغيرها من التطبيقات الصناعية. تآكل السطح الداخلي، والذي يمكن أن يأخذ عدة أشكال بسبب التفاعلات الكيميائية والحرارة، أو مزيج من هذه التأثيرات، هو النوع الشائع والواضح لتلف الأنابيب البلاستيكية المقواه بالألياف الزجاجية (FRP) مع طول مدة استخدامها. وهذه الظاهرة تتسبب في تناقص سمك الأنابيب والتوصيلات، والتي يمكن أن تهدد سلامة هيكلها، و بالتالي قد تؤدي إلى إهدار الموارد، وزيادة فترة توقف المصنع، وفقدان الإيرادات و أحتمالية حدوث الأعطال الكارثية. في هذه الرسالة، تم دراسة السلوك الديناميكي لأنابيب الألياف الزجاجية (FRP) في وجود تآكل موضعي في السمك الداخلي (ترقق الجدار الداخلي) على أشكال هندسية مختلفة، والتي قد تحدث في مواقع مختلفة على طول فترة استخدامها. ومن أجل فحص السلامة الهيكلية للأنبوب، لقد تم اعتماد طريقة العنصر المحدود المبني على أساس المويجات (WBFEM) للحصول على نموذج عددي عالي الكفاءة والدقة. فالمويجات تستطيع عمل تحاليل متعددة الدقة، وبالتالي تمتلك مزايا فريدة لنمذجة التأثيرات الموضعية والتقطعات الهيكلية. وعنصر الأنابيب المحدود تم بناءه في حيز المويجات ثم يتم تحويله إلى الحيز المادي. ولقد تم التوصل الي صيغ مفصلة من المصفوفات اللازمة للأنابيب الرقائقية المركبة باستخدام المويجات المخددة spline)-(B ومويجات هيرميت المثلثية. كما تم تبني نظريات العتبات المرنة لكل من أويلر- برنولي وتيموشينكو. وقد تم صياغة و حل المشكلة العامة للقيمة الذاتية للحصول على الخصائص المرنة لأنابيب الألياف الزجاجية (FRP). والنموذج المطور في هذا البحث يمكن تطبيقه لدراسة الأنابيب الفارغة كما يمكن تطبيقه كذلك على أنابيب نقل السوائل وذلك في حالة وجود او عدم وجود تآكلات داخلية في السُمك. وللتدليل على دقة وكفاءة النموذج المستحدث، تم مقارنة نتائج المحاكاة العددية مع نتائج الدراسات السابقة المنشورة، وأيضا النتائج التي تم الحصول عليها بواسطة ANSYS. بالإضافة إلى توفير المعلومات المتعلقة بالسلامة الهيكلية للأنابيب الزجاجية، قد تم استخدام النموذج الديناميكي المستحدث لإنتاج بعض الحلول القياسية لسد فراغ في الدوريات المنشورة، والتي لا تحتوي على أية بيانات قد تكون وثيقة الصلة باهتزازات الأنابيب المركبة التي تحوي عيوب سطحية داخلية. كما تشير نتائج هذه الدراسة إلى إمكانية استخدام إشارات الإهتزاز، كأساس عملي لاستحداث انظمة مراقبة دائمة في المستقبل لكشف ورصد العيوب السطحية الداخلية في خطوط الأنابيب، وذلك من أجل التطبيقات العملية في الصناهة.