Geri Dön

Düşük hızlı darbe hasarlı filaman sarım hibrid boruların iç basınç altında yorulma davranışı

Fatigue behavior of filament wound hybrid pipes with low velocity impact damage under internal pressure

  1. Tez No: 357040
  2. Yazar: LOKMAN GEMİ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AHMET AKDEMİR, DOÇ. DR. MESUT UYANER
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Mechanical Engineering, Engineering Sciences, Petroleum and Natural Gas Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2014
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Selçuk Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 164

Özet

Filaman sarım kompozit borular yüksek basınçta kimyasal madde içeren akışkanların iletilmesinde, endüstriyel atıkların uzaklaştırılmasında, petrol ve doğalgaz iletim hatlarında kullanılmaktadır. Kullanım sırasında kompozit boruların uğrayacağı düşük hızlı darbeler; matris çatlakları, elyaf kopmaları ve özellikle tabakalar arası ayrılma gibi gözle zor tespit edilebilecek hasarlara yol açarlar. Oluşan bu hasarlar borularda hem mukavemet kaybına hem de yorulma ömründe düşüşe neden olabilirler. Bu amaçla cam/karbon/cam sıralaması kullanılarak [±75g°/±55c°/±45g°] konfigürasyona sahip hibrit kompozit borular üretilmiştir. ANSI/AWWA C950 standardında ön görülen çalışma koşulları esas alınarak CTP borular basınç sınıflarına ayrılmış ve boruların işletme basınç değerleri 3, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 ve 48 MPa teğetsel ön gerilmeler olacak şekilde test koşulları belirlenmiştir. Düşük hızlı darbe hasarının etkisinin incelenmesi amacıyla, yukarıda belirtilen ön gerilmeler altında çalışan borular üzerine 20J enerjiyle düşük hızlı darbe uygulanmış ve ön hasar oluşturulmuştur. Düşük hızlı darbe sırasında boruların dinamik davranışları ve oluşan hasar incelenmiştir. Yapılan çalışma neticesinde 24 MPa ön gerilme değerinden daha yüksek gerilmeler altında, darbe ön hasarının, boruların yorulma davranışına etkisi olmadığı tespit edilmiştir. Bu aşamadan sonra, ANSI/AWWA C950 standardına ön görülen işletme basıncı kategorilerinden 6-12-18 MPa ön gerilme değerleri esas alınarak deney parametreleri belirlenmiştir. Darbe hasarlı hibrit borular, ASTM D 1599-99 standardına göre statik iç basınç testine tabi tutulmuştur. Boruların patlama mukavemetleri belirlenmiştir ve oluşan hasarlar incelenmiştir. Darbe hasarlı ve hasarsız boruların yorulma davranışlarının belirlenmesi amacıyla ASTM-D 2992-06 standardına uygun olarak (R=0.05 gerilme oranı ve f=0.42 Hz frekansta) yorulma testleri gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, 6, 12 ve 18 MPa teğetsel ön gerilme altında darbeye maruz kalmış numuneler, hasarsız numunelerin patlama mukavemetinin %30 ila %55'ı arasında değiştirilen gerilme değerlerinde yorulmaya tabi tutulmuştur. Elde edilen sonuçlar, hasarsız numunelerin davranışlarıyla kıyaslanmıştır..Yorulma deneyleri sırasında gelişen hasarlar detaylı bir biçimde incelenmiş ve üç önemli hasar aşaması belirlenmiştir. Bu hasarlar; terleme veya damlacık şeklinde ilk sızıntı, yoğun sızıntının (su jeti) başlaması ve sonuç hasarıdır. Sonuç hasarın oluştuğu çevrim sayıları kayıt edilerek S-N eğrisi elde edilmiştir. Yorulma sonrası numunede oluşan hasar bölgeleri incelenmiştir. Bu çalışmalar neticesinde uygulanan ön gerilme değeri arttıkça darbe ön hasarının azaldığı, statik patlatma mukavemetinin ve yorulma ömrünün arttığı tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

Filament wound composite pipes are used in high pressure chemical's transportation, industrial waste disposition, oil and natural gas transmission lines. In case of this type of pipes experience low velocity impacts, barely visible damages such as matrix cracking, fiber breakage and delamination can form. These damage types can result in both loss of strength and decrease of fatigue life. For investigation of this situation, composite pipes with glass/carbon/glass sequence have been produced at [±75g°/±55c°/±45g°] configuration. In accordance with ANSI/AWWA C950 standard, the pipes classified into operating pressure classes and testing pressures determined such that tangential pre-stress are 3, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 and 48 MPa. In order to investigate the effect of low velocity impact damage and dynamic behavior, the pipes subjected to 20J low velocity impact while they are working under different pressures. After the tests, it is observed that when the operating pressure in higher than 24 MPa, the lows velocity impact damage does not affect the fatigue life of the pipes. After that point, the testing parameters modified by considering only pressure classes which yields 6-12-18 MPa's tangential pre-stresses. After the low velocity impact, the pipes subjected to internal pressure test according to ASTM D 1599-99 standard and burst pressure and damage formation have been investigated. In order to obtain the fatigue behavior the intact and impact pre-damaged pipes were subjected to fatigue testing according to ASTM D 2992-06 which stipulates stress ratio of R=0.05 and loading frequency of f=0.42 Hz. For this aim, the pipes subjected low velocity impact under different operating pressures have now subjected to fatigue loading at stress levels varying between 30% and 55% of burst pressure of intact pipes. The obtained results were compared with fatigue behavior of intact pipes. The damage formation during fatigue loading was examined in detail and three different damage types were observed which are; leakage initiation as sweating or oil droplet formation, intense leakage and final failure. The final failure cycles were recorded and used for obtaining S-N curves. After the fatigue testing, the damage zones within material were examined. As a result of this study, it is observed that, the static burst pressure and fatigue life increased with increased pre-stress value.

Benzer Tezler

  1. Darbe hasarlı filaman sargılı kompozit yapı elemanlarının basma kuvveti altındaki mekanik özelliklerinin belirlenmesi ve hasar analizi

    Determination of the mechanical properties of filament wound composite structural elements under compressive force with impact damage and damage analysis

    ZEYNEP KÜBRA GÜVEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    İnşaat MühendisliğiNecmettin Erbakan Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH MADENCİ

    DOÇ. DR. LOKMAN GEMİ

  2. Düşük hızlı darbe sonrası yama ile tamir edilmiş filaman sarım CTP boruların iç basınç altındaki hasar davranışı

    Failure behavior of filament wound GRP pipes under internal pressure repaired with patch after low velocity impact

    MEMDUH KARA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Makine MühendisliğiSelçuk Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET AVCI

    DOÇ. DR. MESUT UYANER

  3. Düşük hızlı darbe görmüş filaman sarım e-camı/epoksi boruların iç basınç altında yorulma davranışlarının incelenmesi

    Investigation of fatigue behaviour of filament wound e-glass/epoxy composite tubes after low velocity impact under internal pressure

    AYKUT ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Makine MühendisliğiSelçuk Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MESUT UYANER

  4. Filaman sarım ctp borularda darbe sonrası basma (CAI) davranışının incelenmesi

    Investigation of compression after impact (CAI) response of filament wound grp pipes

    DİLEK SOYLU GEMİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Makine MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMER SİNAN ŞAHİN

  5. Karbon elyaf takviyeli filaman sarım kompozit boruların düşük hızlı darbe cevabının incelenmesi

    Investigation of low velocity impact response of carbon fiber rainforced filament winding composite pipes

    OZAN KEKÜÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiNecmettin Erbakan Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. LOKMAN GEMİ

    DOÇ. DR. ŞAKİR YAZMAN