Određivanje vrednosti unutrašnjeg pritiska koji će dovesti do plastične deformacije na modelu račve

Abstract

Složenost geometrije posuda pod pritiskom obično predstavlja uzrok pojave koncentracije napona i deformacija. Savremeni pristup analize stanja napona i deformacija uključuje numerička i eksperimentalna ispitivanja. Svako eksperimentalno testiranje na realnoj konstrukciji može ugroziti samu konstrukciju. Stoga, pravljenje modela neke konstrukcije ima velike prednosti. Umanjeni model račve A6 trećeg cevovoda na HE Perućica, Nikšić je izrađen kako bi bio podvrgnut detaljnom eksperimentalnom testiranju. Cilj je bio da se odredi vrednost unutrašnjeg pritiska koji dovodi do plastične deformacije na modelu račve i da se ovi rezultati koriste za određivanje pritiska koji će stvarnu konstrukciju dovesti do plastičnog deformisanja bez ikakvih merenja na samoj konstrukciji. Eksperimentalna merenja su sprovedena metodom mernih traka. Merne trake su pozicionirane na kritične zone. Numerički model i rezultati dobijeni metodom konačnih elemenata (FEM) potvrđeni su eksperimentalnim rezultatima (u oblasti elastičnosti). Nakon verifikacije u elastičnoj oblasti, povećanjem pritiska, eksperimentalno određena je kritična vrednost unutrašnjeg pritiska koji je izazvao plastičnu deformaciju modela račve. Na osnovu ponašanja modela račve i nakon određivanja odnosa između modela i stvarne konstrukcije, procenjuje se maksimalna izračunata vrednost unutrašnjeg pritiska na koju se realna konstrukcija može izložiti. Pored toga, slabe tačke na konstrukciji su potvrđene dobijanjem istih rezultata kroz eksperiment i proračun, što daje dobre smernice za praćenje ove konstrukcije tokom eksploatacije, s obzirom na to da je ovakvom analizom moguće smanjiti broj mernih mesta za praćenje (u smislu da se kontrolišu tačno ona merna mesta koja su se pokazala kao najkritičnija).

Complexity of pressure vessels geometry usually causes stress and strain concentrations. Modern approach of stress and strain analysis involves numerical and experimental testing. Every experimental testing on the construction could endanger construction itself. Therefore, making a model of the construction has great benefits. Sub-sized model of the pipe branch of A6 third pipeline at Hydropower Plant Perućica, Nikšić was made in order to be subjected to a detailed experimental testing. The aim was to determine internal pressure value causing pipe branch model to plastically deform, and, to use these results for determining pressure causing real structure to plastically deform, without any measurements on the structure itself. Experimental measurements were carried out using strain gauge method. Strain gauges are positioned in critical zones. Numerical pipe branch model and results obtained by using finite element method (FEM) was verified with experimental results (in elasticity area). After verification in elastic area, experimentally by increasing pressure value, critical internal pressure causing plastic deformation of pipe branch model was determined. Based on the pipe branch model behaviour, and after determination of relation between the model and the real structure, maximum calculated internal pressure value to which the structure may be subjected in exploitation is assessed. Besides, weak spots on the structure were verified by obtaining the same results through experiment and calculation, which gives good guidelines for monitoring of this structure during usage, since it is possible, by using this analysis, to decrease the number of measurement locations for monitoring (in order to control exactly those measurement locations, which proved to be the most endangered).