پشتیبانی و انجام سایر خدمات در زمینه کامپوزیت، اپوکسی و …

خدمات مهندسی

شرکت پیشرو سازه پیوند بارثاوا با استفاده از دانش مهندسی خود در زمینة کامپوزیت ها، استانداردهای مربوط به آن و نرم افزار های طراحی و تحلیل کامپوزیت‌ها قابلیت و توانایی طراحی و تولید انواع قطعات کامپوزیتی را دار می‌باشد. تجربیات و فعالیت‌‌های این شرکت در زمینة طراحی هیدورلیکی خطوط لوله و لوله‌های کامپوزیتی، تعیین ضخامت و نوع الیاف مورد نیاز در ساخت یک قطعة کامپوزیتی، نحوة لایه چینی جهت دستیابی به حداکثر استحکام، تحلیل و صحه گذاری طراحی انجام شده با استفاده از نرم افزار Abaqus می‌باشد. از جمله توانایی های این شرکت در زمینة طراحی کامپوزیت ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  1. انجام محاسبات هیدرولیکی خطوط لوله کامپوزیتی
  2. محاسبات مربوط به ضربة قوچ در خطوط لوله کامپوزیتی
  3. محاسبات سفتی لوله ها و کامپوزیت ها
  4. محاسبات مربوط به کمانش و Buckling
  5. تحلیل تنش و صحه گذاری با استفاده از نرم افزار های معتبر نظیر abaqus
  6. طراحی و انجام محاسبات مربوط به تعیین ضخامت لوله ها و مخازن کامپوزیتی و سایر قطعات پیچیده
  7. طراحی تست های کوتاه مدت و بلند مدت جهت تعیین خواص قطعات ساخته شده بر اساس استاندارد های معتبر
  8. انجام محاسبات و تست های لازم جهت تعیین نمودار طراحی لوله ها pipe envelop
  9. محاسبات و طراحی های مربوط به تکیه گاه ها مورد استفاده در خطوط لوله کامپوزیتی
  10. محاسبه و طراحی انکر بلاک های مورد استفاده در خطوط لولة کامپوزیتی
  11. تعیین روش تولید قطعات با توجه به خواص مکانیکی مورد انتظار از محصول

 

آنالیز تنش خطوط لوله کامپوزیتی با استفاده از نرم افزار Caesar II

آنالیز تنش خطوط لوله

برای طراحی خطوط لوله باید بتوان تمام بارهای وارد بر سیستم لوله کشی را به درستی در نظر گرفت و سیستم را به گونه­ای طراحی کرد که تحت کمترین تنش قرار گیرد تا طول عمر سیستم و کارایی آن افزایش یابد. نرم افزار CEASAR ΙΙ در زمان طراحی سیستم های لوله کشی با دماهای بالا کمک بسیار زیادی به مهندسان طراح می کند. نرم افزار CEASAR ΙΙ با ترکیب و مد نظر قرار دادن بسیاری از محدودیت های مندرج در کدهای استاندارد، محدودیت های خود سیستم و محدودیت های تجهیزات اضافه و نصب شده در سیستم، آنالیز سیستم را آسانتر و مطمئن تر انجام خواهد داد. این نرم افزار علاوه بر مدل سازی بارهای استاتیکی، همچنین توانایی مدل سازی بارهای دینامیکی و انبساطی را نیز خواهد داشت.

هدف از تحلیل تنش خطوط لوله

  • نگه داشتن مقدار تنش در لوله­ها و اتصالات موجود در سیستم پایین تر ار مقادیر مجاز ارائه شده در کد­های استاندارد.
  • نگه داشتن بار وارد بر نازل تجهیزات، که به سیستم لوله کشی متصل است، پایین تر از مقادیر مجاز ارائه شده از سوی سازندگان و کدهای استاندارد.
  • نگه داشتن تنش ایجاد شده در نازل مخازن در محل اتصال به سیستم لوله کشی بر اساس مقادیر مجاز ارائه شده از سوی سازندگان و کدهای استاندارد.
  • محاسبه و طراحی بار وارد بر تکیه گاه به منظور انتخاب نوع و سایز کردن تکیه گاهها.
  • تعیین جابجایی های سیستم لوله کشی برای بررسی این مقادیر در نقاط اتصال به تجهیزات و سایر نقاط.
  • بررسی مسائل دینامیکی موجود در سیستم لوله کشی.
  • کمک به بهبود طراحی سیستم.

تحلیل تنش در لوله های FRP

با توجه به تجربه به دست آمده در طی 100 سال و همچنین تکنولوژی رو به رشد، مهندسان می توانند با اعتماد به نفس کامل، لوله­های فلزی و فولادی را انتخاب، طراحی و آنالیز کنند و به نتایج قابل قبولی برسند. برای لوله های FRP و سایر لوله هایی که از مواد کامپوزیتی ساخته شده اند مسئله فرق می­کند. در مورد FRP، تجربه کافی در تحلیل تنش به دست نیامده است. بسیاری از سازنده‌گان تست­های تنش متعددی را مثل تست­های فشار سیکلی و هیدرواستاتیکی، کشش و فشار تک محوری، خمش و همچنین تست بارگذاری ترکیبی و تست های بلند مدت روی قطعات FRP انجام می­دهند. بر اساس آزمونها و تست های بلند مدت و کوتاه مدتی که توسط سازندگان انجام می شود و با استفاده از نظیر BS 7159, UKOOA و BS14692 می توان تحلیل تنش خطوط لولة کامپوزیتی را با استفاده از نرم افزار Caesar II انجام داد. آنالیز اجزای FRP در مراحل مختلف Micro، Mini و Macro اتجام می­شود.

کد UKOOA از بسیاری جهات، شبیه کد BS 7159 می­باشد و تفاوت در اینجاست که ملزومات محاسباتی را ساده تر می کند و در عین حال، محدودیت بیشتری برای شرایط کاری سیستم لوله کشی قائل می­شود. کد UKOOA به جای اینکه تنشی ترکیبی را به صورت صریح محاسبه کند، با ترکیب تنش­های محیطی محوری، نمودار دو بعدی بسته­ای را تعریف می­کندکه شکست در خارج آن اتفاق می­افتد. این نمودار بستهIdealized Envelope  نام دارد و بر اساس این رابطه است:

کد UKOOA با دید­گاهی محافظه کارانه، کاربر را به محدوده­ای از منحنی که زیر خط بین  (که با نام (0:1)   شناخته می­شود) نقطه تقاطعی روی منحنی، جایی که  دو برابر است ( یعنی شرایط طبیعی برای یک لوله تحت فشار) محدود می­کند. برای درک بهتر به شکل زیر توجه کنید

شکل (5): نمودار Idealized Envelope

اختصاص یک ضریب اطمینان (معمولا ) به تنش های فشاری، تغییر ضمنی داده شده در این محدوده است. این ضریب به سایر بارها اختصاص داده نمی شود. تغییر گفته شده، این شرایط را برقرار می کند:

Pdes=

فشار طراحی مجاز

F1=

ضریب اطمینان معمولا 85 /0

F2=

ضریب اطمینان معمولا 67 /0

F3=

نسبت تنش پسماند مجاز، پس از اعمال بارهای مکانیکی معادل

σba=

تنش خمشی محوری ناشی از بارهای مکانیکی

r=

σ_aa (0:1)/σ_a (2:1)

σ_a^b (0:1)=

مقاومت کششی محوری در طولانی مدت بدون حضور بار فشاری

σ_a^b (0:1)=

مقاومت کششی محوری در طولانی مدت تنها با حضور بار فشاری

LTHS=

مقاومت هیدرو استاتیک طولانی مدت (تنش مجاز محیطی)

LTHP=

فشار هیدرو استاتیک مجاز طولانی مدت

ساپورتینگ در خطوط لوله کامپوزیتی

ساپورتینگ­، در عمل به فرایند تعیین، انتخاب نوع و محل قرارگیری تکیه گاه­ها در سیستم لوله کشی برای تحمل بارهای وارده، کنترل تنش و بار وارد بر نازل ها اطلاق می­شود. یک تحلیلگر و طراح تکیه گاه، در واقع، دانش قرار دادن تکیه گاه­ها و قیود مختلف را در سیستم لوله کشی دارد. این کار از فرایند­های حساس و مهم طراحی مهندسی در طراحی سیستم لوله کشی است و دانش و تجربه فراوانی را می­طلبد. اولین هدف از فرایند ساپورتینگ، تحمل نیروی وزن است. اعمال اولین تکیه گاه در سیستم به معنای مقید کردن آن و ایجاد تنش در سیستم است. تجهیزات موجود در یک سیستم شاید مهمترین، گران­ترین و حیاتی ترین بخش­های هر پروژه باشند. حفظ سلامت، ایمنی و افزایش طول عمر آ نها بسیار مهم است. سیستم لوله کشی به عنوان سیستمی واسط بین تجهیزات باید به گونه ای طراحی شود که در تقابل با این مجموعه، از ایجاد مخاطرات برای آن­ها جلوگیری کند. کاهش نیرو­ها و ممان­های وارد بر تجهیزات از سوی سیستم لوله کشی، از دیگر اهداف و وظایف ساپورتینگ است. افزایش ایمنی و نگهداری سیستم، در واقع مهمترین مسئله در سیستم است. تضمین ایمنی در سیستم لوله کشی به عنوان بخشی از یک پروژه از نظر نیروها و تنش­ها در سیستم، به عهده ساپورتینگ است.

انواع تکیه گاه­ها

تکیه گاه وزنی (Rest)

از این نوع تکیه گاه برای تحمل نیروی وزن استفاده می شود و خط عمل آن در جهت نیروی وزن قرار دارد. نیروی وارد بر این نوع تکیه گاه در دو جهت چپ و راست صفحه و فقط به اندازه نیروی اصطکاک است.

ساپورتینگ در خطوط لوله کامپوزیتی

ساپورتینگ­، در عمل به فرایند تعیین، انتخاب نوع و محل قرارگیری تکیه گاه­ها در سیستم لوله کشی برای تحمل بارهای وارده، کنترل تنش و بار وارد بر نازل ها اطلاق می­شود. یک تحلیلگر و طراح تکیه گاه، در واقع، دانش قرار دادن تکیه گاه­ها و قیود مختلف را در سیستم لوله کشی دارد. این کار از فرایند­های حساس و مهم طراحی مهندسی در طراحی سیستم لوله کشی است و دانش و تجربه فراوانی را می­طلبد. اولین هدف از فرایند ساپورتینگ، تحمل نیروی وزن است. اعمال اولین تکیه گاه در سیستم به معنای مقید کردن آن و ایجاد تنش در سیستم است. تجهیزات موجود در یک سیستم شاید مهمترین، گران­ترین و حیاتی ترین بخش­های هر پروژه باشند. حفظ سلامت، ایمنی و افزایش طول عمر آ نها بسیار مهم است. سیستم لوله کشی به عنوان سیستمی واسط بین تجهیزات باید به گونه ای طراحی شود که در تقابل با این مجموعه، از ایجاد مخاطرات برای آن­ها جلوگیری کند. کاهش نیرو­ها و ممان­های وارد بر تجهیزات از سوی سیستم لوله کشی، از دیگر اهداف و وظایف ساپورتینگ است. افزایش ایمنی و نگهداری سیستم، در واقع مهمترین مسئله در سیستم است. تضمین ایمنی در سیستم لوله کشی به عنوان بخشی از یک پروژه از نظر نیروها و تنش­ها در سیستم، به عهده ساپورتینگ است.

انواع تکیه گاه­ها

تکیه گاه وزنی (Rest)

از این نوع تکیه گاه برای تحمل نیروی وزن استفاده می شود و خط عمل آن در جهت نیروی وزن قرار دارد. نیروی وارد بر این نوع تکیه گاه در دو جهت چپ و راست صفحه و فقط به اندازه نیروی اصطکاک است.

ساپورت وزنی

مهندسان طراح تکیه گاه­ها باید در ابتدا، محل تکیه گاه­های وزنی را تعیین کنند و به عنوان اولین نکته در نظر داشته باشند که مکان برخی از تکیه گاه ها تا حد ممکن، نزدیک بارهای متمرکز باشند. ماكزيمم فاصله بين دو ساپورت وزني بر روي لوله هاي افقي به ماكزيمم خيز (Deflection) لوله وابسته می باشد. که فاصله مجاز بین ساپورت وزنی برای لوله­های GRP بر اساس سایز لوله مطابق جدول ذیل می­باشد

 

فاصله مجاز بین ساپورت های وزنی براي لوله­هايGRP  (UKOOA)

تکیه گاه وزني لوله هاي عمودي

باید توجه داشت که بر روی خطوط عمودی تنها يك ساپورت وزني اجرا مي شود. ولی می­توان به تعداد مورد نياز از ساپورت گاید

روي خطوط عمودي استفاده نمود.

ب) اجرای ساپورت وزنی دز زیر شیر عمودی

الف) اجرا های مختلف ساپورت وزنی بر روی لوله¬های عمودی

مقید کننده (Guide)

این نوع تکیه گاه برای مهار حرکت­ها و جابجایی ها جانبی در صفحه لوله به کار می­رود. فاصله ساپورت هاي گاید با توجه به آناليز تنش توسط آناليزور انتخاب مي­شود. جهت ساپورت گذاري اوليه مي­توان به فاصله هر دو ساپورت وزني از يك ساپورت گاید استفاده نمود. كاربرد ساپورت گاید عمدتاً به بخش عمده تقسیم می­شود:

  1. مهار نيروي زلزله.
  2. هدايت انبساط.

اجرای ساپورت گاید در زیر فلنج شیر

قید طولی لوله (line Stop)

از این نوع تکیه گاه، برای جلوگیری از حرکت لوله در جهت محوری و جابجایی های  آن استفاده می شود. توجه داشته باشید که یک یا چند قید طولی در یک خط و به دنبال هم  به کار نمی روند. در صورت طولانی بودن خط، استفاده از چند قید طولی، البته با تعبیه یک حلقه انبساطی بین هر جفت قید طولی، ممکن است.

اجرای ساپورت Stopper

 Semi-Anchor

 اگر تکیه گاه مقید کننده، همراه یک تکیه گاه قید طولی لوله در نقطه ای بکار رود، از حرکت و جابجایی لوله در جهات جانبی و محوری جلوگیری خواهد شد. به این نوع تکیه گاه، Semi Anchor گویند. در واقع این ساپورت ترکیبی از ساپورت های وزنی، گاید و استاپر می باشد.

 

Fully Anchor

 اگر توسط تکیه گاهیف تمام درجات ازادی لوله را در یک نقطه مقید کنیم (یعنی جابجایی و دوران را در هر سه جهت فضا جلوگیری کنیم)، به این تکیه گاه و نقطه متناظر آن روی لوله، Fully Anchor گویند. برای مثال اگر کفشک و یا پای کاذب متصل به لوله را به سازه فلزی جوش دهیم یا اینکه ا ن را به پی پیچ کنیم، این نوع تکیه گاه حاصل می شود.

اجرای ساپورت انکر دز زیر فلنج  شیر

Hold Down

به تکیه گاهی که اجازه حرکت لوله در خلاف جهت وزن را نمی دهد یا به عبارت دیگر از بلند شدن لوله جلوگیری می کند، Hold Down گفته می شود.

ساپورت Hold Down