Kontaktwechselwirkung einer Rohrleitung mit der Reparaturbandage aus einem Kompositwerkstoff
Tóm tắt
In der vorliegenden Arbeit wird die Kontaktaufgabe über die Wechselwirkung einer langen Zylinderschale mit einer koaxialen zylindrischen Bandage aus einem Verbundwerkstoff untersucht. Der Verbundwerkstoff wird als ein homogenes orthotropes Material mit bekannten effektiven elastischen Eigenschaften modelliert. Basierend auf der klassischen Schalentheorie werden die Grundgleichungen für die Kontaktaufgabe sowie allgemeine Lösungen für die Durchbiegungen und Schnittgrößen formuliert. Die unbekannten Integrationskonstanten sowie die Kontaktfläche werden numerisch mit Hilfe des Programmpakets Maple ermittelt. Drei charakteristische Längen der Bandage, bei denen der Übergang von einem Kontaktschema der Wechselwirkung zu einem anderen erfolgt, wurden ermittelt. Es wurde festgestellt, dass die Änderung des Innendrucks nicht zum Übergang von einem Kontaktschema zu einem anderen führt. Der Charakter der Kontaktwechselwirkung wird durch geometrische Parameter der Verbindung und elastische Materialeigenschaften der Schale und der Bandage bestimmt.
Tài liệu tham khảo
Alexander C (2008) Strain-based design methods for composite repair systems. In: Proc. of IPC2008, IPC2008-64076, ASME, Calgary, S 1 – 15
Alexander C, Bedoya J (2011) An updated perspective on using composite materials to reinforce offshore pipelines and risers. In: Proc. of IOPF 2011, IOPF2011-7002, ASME, Houston, S 1 – 18
Altenbach H, Naumenko K (1997) Creep bending of thin-walled shells and plates by consideration of finite deflections. Comput Mech 19(6):490 – 495
Altenbach H, Kushnevsky V, Naumenko K (2001) On the use of solid- and shell-type finite elements in creep-damage predictions of thinwalled structures. Arch Appl Mech 71:164 – 181
Altenbach H, Huang C, NaumenkoK(2002) Creep damage predictions in thin-walled structures by use of isotropic and anisotropic damage models. J Strain Anal Eng 37(3):265 – 275
Altenbach H, Altenbach J, Kissing W (2004) Mechanics of composite structural elements. Springer, Berlin
Altenbach H, Naumenko K, Zhilin PA (2005) A direct approach to the formulation of constitutive equations for rods and shells. In: PietraszkiewiczW, Szymczak C (Hrsg) Shell structures: theory and applications, Taylor & Francis, Leiden, S 87–90
Altenbach H, GorashY, Naumenko K (2008) Steady-state creep of a pressurized thick cylinder in both the linear and the power law ranges. Acta Mechanica 195(1–4):263–274
Blokh M (1977) Choice of the model in problems of contact between thin-walled bodies. Sov Appl Mech 13:449–455
Detinko F, FastovskiiV (1975) Fitting a belt on a cylindrical shell. Sov Appl Mech 11:212–214
Grigolyuk E, Tolkachev V (1987) Contact problems in the theory of plates and shells. Mir, Moscow
Kikuchi N, Oden J (1987) Contact problems in elasticity: a study of variational inequalities and finite element methods. Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia
Lvov GI, Tkachuk AN (2006) O vliyanii kinematicheskikh gipotez na kharakter kontaktnogo vzaimodeistviya tsilindricheskoi obolochki s bandazhem (einfluss kinematischer hypothesen auf die kontaktwechselwirkung einer zylinderschale mit der bandage, in russ.). Vestnik NTU KhPI 32:98–104
Novozhilov V (1964) The theory of thin shells. P. Noordhoff, Groningen
Rehberg T, Schad M (2009) Nicht-Metallische Reparatursysteme führ Rohre- und Rohrleitungen. 3R international 48:212–214
Shamsuddoha M, Islam MM, Aravinthan T, Manalo A, Lau K (2013) Effectiveness of using fibre-reinforced polymer composites for underwater steel pipeline repairs. Compos Struct 100:40 – 54
Timoshenko S,Woinowsky-Krieger S (1959) Theory of plates and shells. McGraw-Hill, NewYork
Vasilenko A, Emel’yanov I (1993) Contact interaction of anisotropic cylindrical shells with elastic and rigid bodies. Int Appl Mech 29:200–203