|
|
Description of the slow crack growth in polymer materials
Trávníček, Lukáš ; Nezbedová,, Eva (referee) ; Padovec,, Zdeněk (referee) ; Hutař, Pavel (advisor)
Požadovaná životnost plastových trubek používaných v tlakových systémech je 50 let. Zároveň je však vyvíjen tlak na použití recyklovaných materiálů, které mají podstatně horší mechanické vlastnosti a samotné je pro výrobu tlakových polymerních potrubí nelze použít. Tyto dvě protichůdné podmínky jdou skloubit pomocí trubky vytvořené z více vrstev, kde pro kritické časti, kterými jsou vnější a vnitřní povrch, je použit moderní odolný materiál. Na druhou stranu pro střední vrstvu, jejíž mechanické vlastnosti nejsou tak důležité z pohledu dlouhodobé životnosti, je možno použit materiál recyklovaný. Hlavním cílem této práce je navrhnout geometrii popsaného vícevrstvého potrubí s využitím recyklovaného materiálu při zachování minimální požadované životnosti. Životnost polymerních trubek je poměrně náročné testovat za běžných provozních podmínek z časových důvodů. Je však možné ji odhadnout, neboť nejčastější mechanismus poškození je pomalé šíření trhliny. Metodika odhadu životnosti využívá parametrů lineární elastické lomové mechaniky pro popis šíření těchto trhlin. Důležitou součástí je pak simulace šíření trhliny v trubce metodou konečných prvků se zohledněním různých typů zatížení, kterým je trubka v provozu vystavena. Mezi tyto zatížení patří reziduální napětí a zatížení způsobené tíhou zeminy, dopravou nebo kameny, pokud je trubka zakopána. Pro určení reziduálního napětí byla vyvinuta metodika, která využívá kombinace experimentů a numerického modelování a která byla také použita. Případ zakopané trubky je také simulován pomocí metody konečných prvků. Část práce je věnována měření rychlosti šíření creepové trhliny pomocí CRB testů (cracked round bar) a následnému vyhodnocení experimentálních dat. Rychlost šíření creepové trhliny spolu s kombinací s výsledky numerického modelování bude použita pro stanovení odhadu životnosti vícevrstvé polymerní trubky obsahující recyklovaný materiál.
|
|
|
Prediction of slow crack growth in polymer pressure pipes
Luky, Robin ; Knésl, Zdeněk (referee) ; Hutař, Pavel (advisor)
A new methodology of polymer pipe lifetime estimation taking into account residual stresses is described in this thesis. Engineering equations derived based on numerical simulations of a hydrostatic pressure test are proposed. Residual lifetime calculations were performed for different loading conditions using experimental data of a creep crack propagation in studied material and stress distribution in the pipe wall. The effects which significantly influence lifetime estimation were quantified with special focus on residual stresses.
|
|
|
Fracture behavior of welded polyolefin pipes
Mikula, Jakub ; Kučera,, Jaroslav (referee) ; Ševčík, Martin (advisor)
Cílem této diplomové práce je řešit problematiku poškozování svařovaných polyolefinových potrubí. Prezentovaná práce je zaměřena na numerické modelování kvazi-křehkého porušování, které je přímým důsledkem šíření creepové trhliny. Svařování polyolefinových potrubí vnáší do oblasti svaru nehomogenní rozložení materiálových vlastností a tvar svarového výronku způsobuje vznik geometrických koncentrátorů napětí. Posouzení těchto vlivů na životnost svarového spoje a výpočet polyolefinových potrubí je hlavním cílem této práce. V práci je uveden popis několika experimentálních testů (především CRB a PENT) k určení materiálových vlastností popisujících kinetiku trhliny. Výsledky práce jsou prezentovány pro polyetylenové potrubí (PE 100 110 x 6.3 SDR 17.6). Polyetylen je jeden z nejčastěji používaných materiálů právě v oblasti potrubních systémů. Prezentované výsledky práce mohou být použity i pro jiný polyolefinový materiál. Predikce životnosti polyolefinových potrubí je založena na lineárně elastické lomové mechanice (LELM) a koncepci faktoru intenzity napětí. Diplomová práce doplňuje tuto metodologii výpočtu životnosti o výpočet svařovaných polyolefinových potrubí z pohledu lomové mechaniky s náznakem možnosti budoucího výzkumu.
|
|
|
Fracture behavior of welded polyolefin pipes
Mikula, Jakub ; Kučera,, Jaroslav (referee) ; Ševčík, Martin (advisor)
Cílem této diplomové práce je řešit problematiku poškozování svařovaných polyolefinových potrubí. Prezentovaná práce je zaměřena na numerické modelování kvazi-křehkého porušování, které je přímým důsledkem šíření creepové trhliny. Svařování polyolefinových potrubí vnáší do oblasti svaru nehomogenní rozložení materiálových vlastností a tvar svarového výronku způsobuje vznik geometrických koncentrátorů napětí. Posouzení těchto vlivů na životnost svarového spoje a výpočet polyolefinových potrubí je hlavním cílem této práce. V práci je uveden popis několika experimentálních testů (především CRB a PENT) k určení materiálových vlastností popisujících kinetiku trhliny. Výsledky práce jsou prezentovány pro polyetylenové potrubí (PE 100 110 x 6.3 SDR 17.6). Polyetylen je jeden z nejčastěji používaných materiálů právě v oblasti potrubních systémů. Prezentované výsledky práce mohou být použity i pro jiný polyolefinový materiál. Predikce životnosti polyolefinových potrubí je založena na lineárně elastické lomové mechanice (LELM) a koncepci faktoru intenzity napětí. Diplomová práce doplňuje tuto metodologii výpočtu životnosti o výpočet svařovaných polyolefinových potrubí z pohledu lomové mechaniky s náznakem možnosti budoucího výzkumu.
|
|
|
Prediction of slow crack growth in polymer pressure pipes
Luky, Robin ; Knésl, Zdeněk (referee) ; Hutař, Pavel (advisor)
A new methodology of polymer pipe lifetime estimation taking into account residual stresses is described in this thesis. Engineering equations derived based on numerical simulations of a hydrostatic pressure test are proposed. Residual lifetime calculations were performed for different loading conditions using experimental data of a creep crack propagation in studied material and stress distribution in the pipe wall. The effects which significantly influence lifetime estimation were quantified with special focus on residual stresses.
|
guest ::
