Μοντελοποίηση της επίδρασης διαφορετικών μορφών διαμπερών ασυνεχειών στη συμπεριφορά κατάρρευσης μεταλλικών σωλήνων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την μελέτη της αξονικής κατάρρευσης σωλήνων τετραγωνικής ή ορθογωνικής διατομής με τοιχώματα λεπτού πάχους και με οπές και σχισμές διαφόρων μεγεθών στο μέσον καθ’ ύψος των δοκιμίων. Μελετώνται δηλαδή μηχανισμοί απορρόφησης ενέργειας από τη σκοπιά των ατελειών. Η εργασία αυτή έχει κυρίως πειραματικό και ερευνητικό προσανατολισμό. Το κείμενο χωρίζεται σε δύο βασικά μέρη, το θεωρητικό και αυτό που έχει να κάνει με την πειραματική διαδικασία και διερεύνηση. Το πρώτο μέρος περιλαμβάνει τα κεφάλαια ένα και δύο, ενώ τα κεφάλαια τρία έως έξι αντιστοιχούν στο δεύτερο μέρος. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια γενική αναφορά στις θεωρίες που εφαρμόζονται για τα δοκίμια ορθογωνικής διατομής με λεπτά τοιχώματα σχετικά με την αξονική τους κατάρρευση, καθώς επίσης εξηγούνται και διάφοροι βασικοί όροι. Περιγράφονται οι βασικοί όροι κατάρρευσης και καταγράφονται ορισμένα μαθηματικά μοντέλα που υπάρχουν για τη περιγραφή τους. Το δεύτερο κεφάλαιο ασχολείται με τις ατέλειες των δοκιμίων. Παρουσιάζονται θεωρητικά στοιχεία για τις τάσεις που αναπτύσσονται γύρω από οπές οι οποίες υπάρχουν σε μια μεταλλική επιφάνεια. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η πειραματική διαδικασία. Γίνεται παρουσίαση των δοκιμίων, της μορφής που αυτά έχουν, της διαδικασίας κατασκευής τους καθώς και των οπών/σχισμών πάνω σε αυτά. Επιπλέον περιγράφεται ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε για την πειραματική διαδικασία καθώς και οι συνθήκες κάτω από τις οποίες έγιναν τα πειράματα. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων (FEM), γίνεται αναφορά στη γένεση πλέγματος, και στα είδη ανάλυσης που μπορούν να πραγματοποιηθούν με αυτή τη μέθοδο. Επίσης, περιγράφεται το πακέτο πεπερασμένων στοιχείων LS-DYNA και οι παράμετροι που επιλέχθηκαν στις προσομοιώσεις. Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται η παρουσίαση όλων των προσομοιώσεων. Για κάθε δοκίμιο το οποίο συμπιέστηκε παρουσιάζονται οι φάσεις κατάρρευσης συγκριτικά με τις αντίστοιχες φάσεις των πειραμάτων, το διάγραμμα φορτίου – μετατόπισης, οι τελικές όψεις του δοκιμίου, και γίνεται μια περιγραφή του μηχανισμού με τον οποίο κατέρρευσαν τα δοκίμια. Στο έκτο κεφάλαιο ακολουθεί η σύγκριση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από τα πειράματα. Γίνεται γενική σύγκριση, αλλά και σύγκριση με βάση βασικών παραμέτρων που έχουν επιλεγεί. Μετά τη σύγκριση, στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τα πειράματα και γίνονται ορισμένες προτάσεις για μελλοντική έρευνα που μπορούν να αποτελέσουν θέμα μελέτης του πεδίου των καταστροφικών καταπονήσεων. Τέλος, ακολουθούν δύο παραρτήματα, στο πρώτο παρατίθενται τα κατασκευαστικά σχέδια των δοκιμίων που κατασκευάστηκαν και στο δεύτερο η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε για την συγγραφή της εργασίας, αλλά και την κατανόηση του αντικειμένου

This thesis deals with the study of the axial collapse of tubes of square or rectangular with thin walls and holes and cracks of various sizes at the middle height of the specimens . Studied ie energy absorbing mechanisms in terms of defects. This work is mainly experimental and research oriented . The text is divided into two major parts, the theoretical and this has to do with the experimental procedure and investigation. The first part contains chapters one and two, while chapters three to six correspond to the second part . The first chapter is a general reference to the theories applied to pieces of rectangular section with thin walls on the axial collapse , as well explained and several key terms . Describe the basic terms collapse and recorded some mathematical models exist for describing them . The second chapter deals with the imperfections of the specimens . Featured theoretical data for trends developing around holes that exist in a metal surface . The third chapter describes the experimental procedure . Becomes presentation of essays , the form they have , the manufacturing process as well as the holes / slots on them. Moreover describes the equipment used for the experimental procedure and the conditions under which the experiments were made . The fourth chapter describes the finite element method (FEM), referring to the genesis mesh and the kinds of analysis that can be performed with this method. Also described is the finite element package LS-DYNA and the parameters chosen in the simulations . The fifth chapter is the presentation of all simulations. For each specimen which was pressed out the steps collapse compared to the respective phases of the experiments , the diagram load - displacement, the end faces of the specimen , and we describe the mechanism by which collapsed cores . The sixth chapter is a comparison of the results obtained from the experiments . A general comparison, and comparison based on key parameters selected . After the comparison , in the seventh chapter presents the conclusions drawn from the experiments and made ​​some recommendations for future research that may be the subject of study of the field of destructive stresses. Finally , here are two appendices , the first design drawings listed specimens manufactured and second literature used for writing the work , but also the understanding of the subject