بررسی توزیع ضرایب تمرکز تنش در امتداد پنجه جوش در اتصالات لوله‌ای KTپل‌های خرپائی
محورهای موضوعی : آنالیز سازه - زلزله
رسول باقری
1
(
)
محمدعلی لطف الهی یقین
2
(
)
حمید احمدی
3
(
)
کلید واژه:
چکیده مقاله :
تاکنون پروژه های تحقیقاتی متعددی در مورد محاسبه ضرایب تمرکز تنش (SCF) در انواع مختلف اتصالات لوله ای صورت گرفته است. نتایج اکثریت قریب به اتفاق این تحقیقات روی تعیین مقدار SCF در نقاط Crown و Saddle متمرکز بوده و بررسی توزیع تنش در امتداد محل تقاطع اعضای اصلی و مهاری و تعیین موقعیت تنش بحرانی(HSS) در امتداد پنجه جوش کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. با این وجود، تعیین توزیع مقادیر SCF در امتداد پنجه جوش برای تخمین محل ایجاد ترک های سطحی ناشی از خستگی، تخمین عمر خستگی اتصال و تعیین عمر باقی مانده اتصالات ترک خورده از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مقاله، اثر پارامترهای هندسی بی بعد شامل β، γ، ζ، τو θ روی توزیع ضرایب تمرکز تنش در امتداد پنجه جوش در اتصالات لوله ای KT تحت اثر بار متعادل محوری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهدکه توزیع مقادیر SCFدر امتداد پنجه جوش و همچنین موقعیت تنش بحرانی(HSS) تابعی از مقادیر این پارامترهای بی‌بعد هستند. گر چه افزایش پارامتر τو / یا γ، مقادیر SCF را به طور قابل ملاحظه‌ای متاثر می‌سازد، ولی بر شکل توزیع تنش حول پنجه جوش تاثیر قابل توجهی ندارد. با افزایش β مقدار SCF در نقاط Crown heel و Saddle کاهش می‌یابد. علت را می‌توان افزایش سختی اتصال در اثر افزایش β دانست. تغییر در پارامتر ζ در اکثر موارد تاثیر کمی بر افزایش یا کاهش مقادیرSCF در امتداد پنجه جوش داشته و شکل توزیع تنش در امتداد پنجه جوش را چندان متاثر نمی‌سازد. با افزایش پارامتر θ، مقدار ضرایب تمرکز تنش در تمام نقاط حول پنجه جوش افزایش می‌یابد.
Many research works have been accomplished so far on the computation of stress concentration factors (SCFs) for various types of tubular joints. Almost all these studies have focused on values of the SCF at the saddle and crown positions, and they have ignored the HSS at other locations along weld toe. However, SCF distribution is very important for predicting the fatigue crack growth, determining the fatigue life of intact joints and estimating the remaining life for in-service cracked joints. In this paper, the effect of normalized geometrical parameters (τ, γ, β and ζ) and the brace-to-chord inclination angle (θ) on the distribution of stress concentration factors (SCFs) along the weld toe of tubular KT-joints under the balanced axial loads is studied. The results of the parametric study showed that both the distribution of SCFs along the weld toe and the location of HSS are dependent on the values of geometrical parameters. Hence, the HSS may not be always located at either saddle or crown lacation. It was also concluded in the global scale that the increase of τ and/or γ results in the increase of SCFs in all positions along the weld toe, and the increase of β leads to decrease of SCFs in saddle and crown heel locations. The reason may be the increase of the stiffness of the joint due to the increase of β. The change of ζ has generally no considerable effect on both the values and distribution pattern of SCFs along the weld toe, and the increase of θ leads to the increase of SCFs in all positions along the brace-chord intersection.