Stress concentration factor and fatigue analysis of a lateral nozzle with local wall thinning

Abstract

After long-term service, metallic pipe components in nuclear power plant, chemical, petroleum industries will experience wear, leading to wall thinning. Severe thinning would affect the structural integrity, and thus a capability was required to assess the thinned components. The greatest weakening was normally near pressurized cylinder and nozzle intersection. In this study, the finite element method was used to determine the remaining structural capacity of lateral nozzles which had been subjected to local wall thinning. The study was divided into two main parts; a stress analysis at the lateral nozzles and piping having wall thinning, and a fatigue analysis of damaged intersections subject to cyclical loading. A finite element analysis (FEA) was carried out for the cylinder-nozzle intersections, to determine the stress concentration factor (SCF). 3D elements were used for the lateral nozzles. An evaluation was made of the effect on the SCF and fatigue damage coefficient of the growth of the thinning away from the intersection. Finally, a parametric study was conducted in which the SCF was computed for a number of intersections, initially considered undamaged, and then with wall thinning damage. Charts based on the results are provided for the convenience of engineers. A preliminary fatigue analysis was carried out to compare the performance under internal pressure of cylinder-nozzle intersections, without and with wall thinning damage. According to orthogonal design method, orthogonal table L9(3 4) was established in order to analyze the SCF and fatigue damage coefficient of lateral nozzle with local wall thinning. Dimensionless relation of SCF, fatigue damage coefficient and defect length, defect depth, defect width and the angle of the cylinder and nozzle was obtained based on multiple regression method, respectively.

Extension of the a posteriori finite element method (APFEM) to geometrical alterations and application to stochastic homogenisation

“…In this section, we revisit the case of a plate with a hole under tension. This example is often used as an illustration of the potentially catastrophic effect of a hole (or more generally, defect) in a structure, by considering the so called stress concentration factor (SCF) 23,24 defined as the ratio of the local increased stress (typically around the hole) to the stress applied to the overall structure. While an analytical solution exists when the hole is elliptic, small with respect to the structure, and the material is linear elastic, 25 there is no straightforward solution when other shapes or additional BCs are considered.…”

Quyularin Qazilmasinin Səmərəli̇li̇yi̇ni̇n Artirilmasinda Tutulma Təhlükəsi̇ni̇n Aradan Qaldirilmasi İmkanlarinin Nəzəri̇-Təcrübi̇ Xüsusi̇yyətləri̇

“…tipli yarımkeçiricilərin qadağan olunmuş zolağın eni σ aşağı qiymətə malikdir və bütün bunlar onların termoelektrik material kimi istifadəsini məhdudlaşdırır [20][21][22][23].…”

Yeni̇ Kompozi̇si̇yanin Dayaniqli Su-Neft Emulsi̇yasina Təsi̇ri̇ni̇n Tədqi̇qi̇

“…Deformasiyalara qarşı mütləq sərtliyə malik avadanlıqla boru kəmərinin birləşdiyi kəsikdə, = 3,72 və müxtəlif ∆р/р olduğu şəraitdə nB -nin a0-dan qrafik asılılığı.Şəkil 1-də göstərilən asılılıqların təhlili göstərir ki, а0 parametrinin 20.0-a qədər artması ən yüksək gərginliklərin azalması hesabına möhkəmlik ehtiyatı nв-nin əhəmiyyətli dərəcədə artmasına səbəb olur. Boru kəmərinin avadanlıqla birləşdiyi en kəsiyi sahəsində rasional uzanma ℓor(20) analitik ifadəsinin köməyi ilə müəyyən edilə bilər, burada(21) Borunun diametrinin və ∆р/р nisbətinin artması rasional uzanma -nun artmasına səbəb olur.NəticəNeft və qaz kəmərlərinin istismarının qeyri-stasionar texnoloji parametrləri şəraitində onların təhlükəsiz istismarının qiymətləndirilməsi və təmin edilməsi üçün əsas başlanğıc nöqtələri göstərilmişdir. Tədqiqat nəticəsində ehtiyatları qiymətləndirməyə imkan verən analitik asılılıqlar əldə edilmiş, daxili təzyiq nəzərə alınmaqla boru kəmərlərinin möhkəmliyi, məhsulun nasos rejiminin qeyri-sabitliyi nəticəsində onun dəyişməsi, nasos rejiminin tənzimlənməsi, həndəsi xarakteristikalar, borular və onların birləşmələri, boru metalının mexaniki xassələri müəyyən edilmişdir.…”

“…Qeyd etmək lazımdır ki, diaqnostika aparıldıqda akustik datçiklər arasındakı məsafə 60 m aşmamalıdır. Bu norma[18][19][20]-də aparılan nəzəri hesablamaların və eksperimentlərin nəticələri ilə təsdiqlənmişdir. Diaqnostikanın aparılması zamanı magistral kəmər hissəsinin əsas metalında axma aşkar olunmuş, xora şəkilli və nöqtəvi defektlər olan intensiv korroziya ocaqları təyin olunmuşdur.…”