Forord. Trondheim

Like dokumenter
EKSAMEN I EMNE TKT 4100 FASTHETSLÆRE

TEKNISK RAPPORT PETROLEUMSTILSYNET HVA SKJER MED KJETTINGER ETTER LOKALE BRUDD RAPPORT NR DET NORSKE VERITAS I ANKERLØKKER? REVISJON NR.

EKSAMEN TKT 4122 MEKANIKK 2 Onsdag 4. desember 2013 Tid: kl

11 Elastisk materiallov

Kapittel Case IV: Aluminium kuletank. 7.1 Sfæriske aluminiumstanker på skip for transport av LNG.

Kapittel 1 Historie og oversikt

Rapport. Lavtemperaturegenskaper til HDPE. Strekktesting ved lave temperaturer. Forfatter(e) Frode Grytten

Tema i materiallære. HIN IBDK RA Side 1 av 7. Mekanisk spenning i materialer

EKSAMEN I EMNE TKT4122 MEKANIKK 2

Kapittel 9 Anvendelse på strukturer

Eksamensoppgave i TKT4124 Mekanikk 3

Feilsøking og skadeanalyse. Øivind Husø

EKSAMEN I EMNE TKT 4100 FASTHETSLÆRE

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 4 SIDER VEDLEGG

EKSAMEN I EMNE TKT4122 MEKANIKK 2

Skjærdimensjonering av betong Hva venter i revidert utgave av Eurokode 2?

Dimensjonering av betongbruer i bruksgrensetilstand

Løsningsforslag TMT 4170 Materialteknologi 1

Løsningsforslag eksamen TMT4185 ;

MEK4540/9540 Høsten 2008 Løsningsforslag

HRC T-Hodet armering Fordeler for brukerne

Mekanisk belastning av konstruksjonsmaterialer Typer av brudd. av Førstelektor Roar Andreassen Høgskolen i Narvik

Lecture 1 Phenomenology of plastic deformations LECTURES ON PLASTICITY THEORY. NTNU, Fall 2006

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 5 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 3 SIDER VEDLEGG

Skadevurdering av utmattingssprekker i skipsskrog. Lars G. Bjørheim

UNIVERSITETET I OSLO

Tema i materiallære. HIN Allmenn Maskin RA Side 1av7. Mekanisk spenning i materialer. Spenningstyper

MASTEROPPGAVE 2011 DATO:

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Beregning av konstruksjonskapasitet med ikkelineær FE analyse - Anbefalinger fra DNV-RP-C208

E K S A M E N. MEKANIKK 1 Fagkode: ITE studiepoeng

E K S A M E N. MATERIALER OG BEARBEIDING Fagkode: ITE 1553

Emnekode: IRB22013 Emnenavn: Konstruksjonsteknikk 2. Eksamenstid: kl

(.675$25',1 5 0$7(5,$// 5( )DJNRGH,/,

Symboler og forkortelser 1. INNLEDNING Hva er fasthetslære? Motivasjon Konvensjoner - koordinater og fortegn 7

EKSAMEN I EMNE TKT4116 MEKANIKK 1 Onsdag 23. mai 2007 Kl

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 5 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 2 SIDER VEDLEGG SOM TOTALT BLIR 5 SIDER.

HiN Eksamen IST Side 4

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

RA nov fasthet 1. Spenning. Spenningstyper. Skjærspenning F. A Normalspenning + strekk - trykk

Figur 1 Strekkprøvediagram for to prøvestaver

Tema i materiallære TM05: Brudd i materialer. Sprøtt og seigt brudd. HIN Industriteknikk RA

.HODE..TEGNSETT ISO SOSI-VERSJON 8.1..SOSI-NIV 2!!!!!!!!!!!..TRANSPAR...KOORDSYS 23...ORIGO-Nÿ ENHET OMR DE...

LØSNINGSFORSLAG i stikkordsform Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

4a Maskinkomponenter. Øivind Husø

Pipelife Norge: Rørdagene 2017 Hotell Skjærgården,

Anbefaling til ny sikkerhetsfilosofi i forbindelse med utbygging/tiltak i områder med sensitiv leire

Norges miljø- og biovitenskapelige universitet Fakultet for Samfunnsvitenskap Institutt for Landskapsplanlegging

Løsningsforslag til Eksamen i maskindeler og materialteknologi i Tromsø mars Øivind Husø

EKSAMEN I EMNE TKT4124 MEKANIKK 3

KONSTRUKSJONSSTÅL MATERIAL- EGENSKAPER

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I EMNE TKT4116 MEKANIKK 1

Stavelement med tverrlast q og konstant aksialkraft N. Kombinert gir dette diff.ligningen for stavknekking 2EI 2EI

Øvingsoppgave 4. Oppgave 4.8 Hvorfor er de mekaniske prøvemetodene i mange tilfelle utilstrekkelige?

Statikk og likevekt. Elastisitetsteori

BRUDDMEKANIKK I UTVIKLING NYE TRENDER. *numerisk *constraint *miljø *probabilistisk *direkte beregninger

Utnyttelse stålbjelke Vegard Fossbakken Stålbrudagen 2013

Elastisitet, plastisitet og styrking av metaller

TKT4124 Mekanikk 3, høst Plastisk momentkapasitet og flyteledd

Eksamensoppgave i TKT4124 Mekanikk 3

E K S A M E N. MATERIALER OG BEARBEIDING Fagkode: ITE 1553

9 Spenninger og likevekt

Jernbaneverket Bruer Utmattingsproblematikk på jernbanebruer i stål

Kapasitet av rørknutepunkt

Produktutvikling og produksjon

Bergmekaniske prinsipper / undersøkelse- og målemetoder. Charlie C. Li Institutt for geologi og bergteknikk, NTNU

Eksamensoppgave i TKT 4124 Mekanikk 3

HRC-produkter og NS-EN (Eurokode 2)

Numerisk simulering av ikke-lineær oppførsel av armert betong

SVEISTE FORBINDELSER NS-EN Knutepunkter

T- stubb forbindelser i stål

Oppgavehefte i MEK Faststoffmekanikk

EKSAMEN I: (MSK205 Materialmekanikk) DATO: OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 2 SIDER VEDLEGG

Vurderinger omkring skader i våtdekk på katamaranen "Frøy Viking" Bjørn Bratfoss (Statens havarikommisjon for transport - SHT) DATO

EKSAMEN. MATERIALER OG BEARBEIDING Fagkode: ILI 1458

Bjelke-søyle-forbindelser påkjent av statisk og dynamisk last

Elisabeth Leite Skare og Terje Kanstad, NTNU, Institutt for konstruksjonsteknikk

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. ving 11.

Prøving av materialenes mekaniske egenskaper del 1: Strekkforsøket

Utløsende årsaker og ulike bruddmekanismer for kvikkleireskred

EKSAMEN I: BIT260 Fluidmekanikk DATO: 15. mai TILLATTE HJELPEMIDDEL: Kalkulator, én valgfri standard formelsamling. I h c A.

Effekt av progressiv bruddutvikling ved utbygging i områder med kvikkleire Sensitivitetsanalyse. Hans Petter Jostad & Petter Fornes (NGI)

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Validering av materialmodell for polyvinylklorid (PVC)

UNIVERSITETET I OSLO

BWC 30-U UTKRAGET BALKONG - INNSPENT I PLASSTØPT DEKKE BEREGNING AV FORANKRINGSPUNKT

Kapittel Case I: Plattformen Alexander L. Kielland s havari. 1.1 Bakgrunn

Seismisk dimensjonering av pelefundamenter

Eksamen i maskindeler og materialteknologi i Tromsø mars Øivind Husø

Rapport. Mekaniske egenskaper til HDPE. Strekktesting ved romtemperatur. Forfatter(e) Frode Grytten

OPPGAVE 1 En aksel av stål med diameter 90mm belastes pi en slik måte at den bare utsettes for vridning. Belastningen regnes som statisk.

YIELD CRITERIA. Introduction hva er flytekriterium?

Løsningsforslag i stikkordsform til eksamen i maskindeler og materialteknologi Tromsø Desember 2015

4b SVEISEFORBINDELSER. Øivind Husø

EKSAMEN I EMNE TKT4116 MEKANIKK 1

Aluminium brukt under ekstreme forhold

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 4. Materialer for fremstilling av maskiner, transportmidler, bygninger, bruksgjenstander, etc.

Udrenert skjærfasthet, s ua (kn/m 2 ) OCR=σ c '/σ v0 ' hvor POP=σ c '-σ v0 '=60 kpa I P =10 % sua, designlinje sua, designlinje - 15%

Transkript:

Forord Denne rapporten er resultatet av mitt arbeid med masteroppgaven i 5.klasse ved Institutt for konstruksjonsteknikk ved NTNU i Trondheim. Arbeidet er utført våren 2006. Arbeidet er gjennomført i Trondheim. Jeg retter en stor takk til mine veiledere Zhiliang Zhang og ved Institutt for konstruksjonsteknikk og Erling Østby hos Sintef, Anvendt mekanikk og korrosjon. Jeg vil også takke Andreas Sandvik i Statoil for uvurderlig hjelp i etableringen av modeller og med oppgaven ellers og Thomas Haavi ved Sintef, Anvendt mekanikk og korrosjon, for lån av datakraft til å gjennomføre analysene. Trondheim 18.07.06 1

INNHOLDSFORTEGNELSE FIGURLISTE... 3 SAMMENDRAG... 5 1 INNLEDNING... 6 2 ELEMENTMODELL... 7 2.1 GEOMETRI OG ELEMENTER... 7 2.2 RANDBETINGELSER... 9 2.3 ANALYSEOVERSIKT OG MATERIALDATA... 9 3 TEORI...11 3.1 SPREKKER... 11 3.1.1 Spenningsfordeling... 11 3.2 BRUDD... 12 3.2.1 Den duktile bruddmekanisme... 13 3.2.2 Sprekkvekst... 14 3.3 CTOD... 15 3.4 GURSONMODELLEN... 16 3.5 DYNAMISK EKSPLISITT ANALYSE... 18 4 RESULTATER...19 4.1 LITT OM FIGURER... 21 4.2 BETYDNING AV INITIELLT MIKROPOREVOLUM... 23 4.3 BETYDNING AV SPREKKDYBDE... 29 4.4 BETYDNING AV MISMATCH... 33 5 KONKLUSJON...38 2

Figurliste FIGUR 2-1 RØRGEOMETRI... 7 FIGUR 2-2 SPREKKGEOMETRI... 7 FIGUR 2-3 OPPDELING VED SPREKKFRONT... 8 FIGUR 2-4 ELEMENTNETT PÅ LANGSGÅENDE SYMMETRIPLAN VED SPREKK... 8 FIGUR 2-5 ELEMENTNETT PÅ HELE PLATEN.... 9 FIGUR 3-1 PLASTISITET VED SPREKKSPISSEN... 11 FIGUR 3-2 DUKTILT OG SPRØTT MATERIALE I HOVEDSPENNINGSROMMET... 12 FIGUR 3-3 DANNELSE AV MIKROPORER [1]... 13 FIGUR 3-4 VEKST AV MIKROPORER... 14 FIGUR 3-5 SAMMENVEKST AV MIKROPORER... 14 FIGUR 3-6 SPREKKVEKST... 15 FIGUR 3-7 DEFINISJON AV CTOD... 15 FIGUR 3-8 SAMMENHENG MELLOM F * OG F.... 17 FIGUR 3-9 BRUDDFLATE OG FLYTEFLATE[5]... 18 FIGUR 4-1 MÅLENODE FOR CTOD... 19 FIGUR 4-2 KINETISK ENERGI... 20 FIGUR 4-3 INDRE ENERGI OG KINETISK ENERGI (J)... 21 FIGUR 4-4 REGIONER I CTOD-Ε DIAGRAMMET... 22 FIGUR 4-5 CTOD-Ε FOR ALLE ANALYSER MED 3 MM SPREKKDYBDE... 23 FIGUR 4-6 CTOD-Ε FOR ALLE ANALYSER MED 5 MM SPREKKDYBDE... 24 FIGUR 4-7 CTOD-DELTA A FOR ALLE ANALYSER MED 3MM SPREKKDYBDE... 25 FIGUR 4-8 CTOD-DELTA A FOR ALLE ANALYSER MED 5MM SPREKKDYBDE... 26 FIGUR 4-9 F-U FOR ALLE ANALYSER MED 3 MM SPREKKDYBDE... 26 FIGUR 4-10 F-U FOR ALLE ANALYSER MED 5 MM SPREKKDYBDE... 27 FIGUR 4-11 GLOBAL TØYNING VED BRUDD MOT INITIELLT MIKROPOREVOLUM, F 0... 28 FIGUR 4-12 CTOD-Ε FOR ALLE ANALYSER MED F 0 LIK 0,0001... 29 FIGUR 4-13 CTOD-Ε FOR ALLE ANALYSER MED F 0 LIK 0,0001... 30 FIGUR 4-14 CTOD-DELTA A FOR ALLE ANALYSER MED F 0 LIK 0,0001... 30 FIGUR 4-15 CTOD-DELTA A FOR ALLE ANALYSER MED F 0 LIK 0,0005... 31 FIGUR 4-16 GLOBAL TØYNING VED BRUDD MOT SPREKKDYBDE, A... 31 FIGUR 4-17 CTOD-Ε FOR ALLE ANALYSER MED 3 MM SPREKKDYBDE... 33 FIGUR 4-18 CTOD-Ε FOR ALLE ANALYSER MED 5 MM SPREKKDYBDE... 34 FIGUR 4-19 CTOD-DELTA A FOR ALLE ANALYSER MED 3 MM SPREKKDYBDE... 34 FIGUR 4-20 CTOD-DELTA A FOR ALLE ANALYSER MED 5MM SPREKKDYBDE... 35 FIGUR 4-21 F-U FOR ALLE ANALYSER MED 3 MM SPREKKDYBDE... 36 FIGUR 4-22 F-U FOR ALLE ANALYSER MED 5 MM SPREKKDYBDE... 36 FIGUR 4-23 GLOBAL TØYNING VED BRUDD MOT FLYTEGRENSE I SVEISEMETALL... 37 3

Symbolforklaring Symbol Betydning Enhet a Sprekkdybde mm c Sprekklengde mm t Veggtykkelse mm D Ytre diameter mm r Radius i ende av sprekk mm σ y Flytespenning Pa σ m Hydrostatisk spenning Pa ε Nominell tøyning ε pl Plastisk tøning δ CTOD mm f Mikroporevolum volumetrisk andel f 0 Initiellet mikroporevolum volumetrisk andel f c Kritisk mikroporevolum volumetrisk andel f F Mikroporevolum ved brudd volumetrisk andel f * Mikroporevolum etter Tvergaards og Needlemans tilpasning av Gursonmodellen volumetrisk andel F Kraft N Delta a Sprekkvekst mm U Forskyvning mm ρ Tetthet kg/m 3 ρ Radius i sprekkspissen mm E Elastisitetsmodul kn/m ν Tverrkontraksjonstall n Fastningseksponent MPa Megapascal Pa * 10 6 q Mises ekvivalentspenning Pa S Nominell spenning Pa 4

Sammendrag Oppgaven går ut på å bruke skademekanikken til å analysere maksimal kapasitet og studere sprekkvekst i en sveist rørledning. Materialet er duktilt stål. Gursons materialmodell og elementprogrammet ABAQUS/Explicit har blitt brukt. Gursonmodellen er en materialmodell som beskriver effekten av dannelse, vekst og sammenvekst av mikroporer i materialer. Den kan brukes for å simulere duktil sprekkvekst. En liten parameterstudie er utført ved å kjøre 12 simuleringer med to ulike sprekkdybder, tre forskjellige flytegrenser i sveisemetallet og tre ulike initielle mikroporevolum. Oppgaven er gjennomført ved å simulere kvasistatisk tøyning. Resultatene viser at alle parametrene har stor innvirkning på bruddforløpet og er viktige å ta hensyn til. Tøyningskapasiteten synker som følge av dypere sprekk, høyere f 0 og lavere flytegrense i sveisemetallet. Det viste seg at det er mulig å forhindre sprekkvekst ved hjelp av forhøyet flytegrense i sveisemetallet ved sprekkdybde på tre millimeter. 5