Popis šíření creepové trhliny v elektrotvarovkách pro spojování polymerních trubek
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Prezentovaná bakalářská práce je zaměřena na popis šíření trhliny mechanismem pomalého šíření v elektrotvarovkách, které se využívají pro spojování polymerních trubek. Práci lze rozdělit do několika částí. První částí je rešerše zaměřená na polymerní trubky, jejich materiály, typy porušování a metody spojování včetně detailního popisu procesu svařování s využitím elektrotvarovek. Další část je věnována oblasti lomové mechaniky, využité pro řešení praktické části práce. Blíže je popsána lineárně elastická lomová mechanika a napěťový přístup k popisu tělesa s trhlinou. Představeny jsou metody zjišťování velikosti součinitele intenzity napětí, který je hlavním parametrem pro popis napjatosti na čele trhliny. Praktická část práce je zaměřena na modelování šíření trhliny ve stěně elektrotvarovky a výpočet součinitele intenzity napětí v závislosti na délce trhliny. Je popsáno vytvoření numerického modelu a proces výpočtu simulujícího šíření trhliny. Směr šíření je stanoven pomocí kritéria MTS. Pro vytvoření modelu a simulaci je použito makro v jazyce APDL. Hlavním cílem práce je určení vlivu změny geometrie elektrotvarovky nebo pracovní konfigurace na hodnoty součinitele intenzity napětí. Závislosti součinitele intenzity napětí pro modifikované modely jsou porovnávány s původní konfigurací. Na závěr jsou vypočteny odhady životnosti elektrotvarovek s využitím vypočtených závislostí součinitele intenzity napětí.
The presented bachelor’s thesis deals with crack propagation by the slow crack growth mechanism in electrofusion sockets used for welding of polymer pipes. The thesis can be divided into several parts. First part presents a research on the topic of polymer pipes, materials used for their production, types of failures and ways of connecting including detailed description of the process of electrofusion welding with electrofusion sockets. Next part is focused on fracture mechanics that is used for the practical part of the thesis. The theory of linear elastic fracture mechanics and its stress-intensity approach are described. Different ways of obtaining the stress intensity factor, which is the main parameter used to describe the stress distribution at the crack tip, are presented. The practical part of the thesis focuses on numerical modelling of crack propagation through an electrofusion socket wall and calculating values of stress intensity factor in dependence on the crack length. The creation of the numerical model for the crack propagation simulation is described. The direction of propagation is evaluated using MTS criterion. The whole simulation is carried out by a parametric macro created using the APDL language. The main goal of the thesis is to describe the influence of the socket geometry or joint configuration changes on the stress intensity factor values and calculated lifetimes. The stress intensity factor functions for the modified configurations are compared to the original. At the end of the thesis, lifetime estimations of the electrofusion sockets are also calculated using the stress intensity factor functions and compared.
The presented bachelor’s thesis deals with crack propagation by the slow crack growth mechanism in electrofusion sockets used for welding of polymer pipes. The thesis can be divided into several parts. First part presents a research on the topic of polymer pipes, materials used for their production, types of failures and ways of connecting including detailed description of the process of electrofusion welding with electrofusion sockets. Next part is focused on fracture mechanics that is used for the practical part of the thesis. The theory of linear elastic fracture mechanics and its stress-intensity approach are described. Different ways of obtaining the stress intensity factor, which is the main parameter used to describe the stress distribution at the crack tip, are presented. The practical part of the thesis focuses on numerical modelling of crack propagation through an electrofusion socket wall and calculating values of stress intensity factor in dependence on the crack length. The creation of the numerical model for the crack propagation simulation is described. The direction of propagation is evaluated using MTS criterion. The whole simulation is carried out by a parametric macro created using the APDL language. The main goal of the thesis is to describe the influence of the socket geometry or joint configuration changes on the stress intensity factor values and calculated lifetimes. The stress intensity factor functions for the modified configurations are compared to the original. At the end of the thesis, lifetime estimations of the electrofusion sockets are also calculated using the stress intensity factor functions and compared.
Description
Keywords
Citation
HELEŠICOVÁ, P. Popis šíření creepové trhliny v elektrotvarovkách pro spojování polymerních trubek [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Základy strojního inženýrství
Comittee
Ing. Lubomír Junek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jana Horníková, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Vladimír Fuis, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Marcián, Ph.D. (člen)
Ing. Lubomír Houfek, Ph.D. (člen)
Ing. Oldřich Ševeček, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Vosynek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-06-10
Defence
Studentka prezentovala běhen asi 9 minut svoji bakalářskou práci. Následně odpověděla na všechny otázky oponenta i dalších členů komise:
Jak vypadá creepová křivka a jaká má stádia? Liší se pro kovové materiály a pro polymery?
Popište modifikovaný Paris-Erdoganův zákon používaný v práci?
Popište, jak probíhá hydrostatická tlaková zkouška polymerních trubek?
Proč hliník aplikovaný na povrchu trubky pomáhá zvýšit životnost?
Proč byl v práci použit pro síť konečných prvků lineární prvek?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení