بهینه سازی هندسی مخازن تحت فشار استوانه ای بر مبنای استحکام سازه

مخزن تحت فشار، محفظه ای بسته است که جهت نگهداری سیال در فشاری متفاوت از فشار محیط، طراحی می شود. اختلاف فشار یک پارامتر خطرناک است و بر اثر افزایش یا تغییرات این پارامتر در مخازن تحت فشار، امکان انفجار و تخریب آن وجود دارد. درنتیجه، طراحی، ساخت و بهره برداری از این مخازن، توسط سازمان های مهندسی تحت نظارت قانونی قرار می گیرد. تعریف مخازن تحت فشار از کشوری به کشور دیگر متفاوت است، اما پارامتر ثابت در این تعریف، حداکثر فشار و درجه حرارت مناسب مخزن می باشد. امروزه تحقیقات مختلفی در طراحی مسائل مهندسی از جمله مخازن تحت فشار ارائه شده است. بسیاری از این دستاوردهای علمی بر اساس تجربه و آزمایش به دست آمده اند. امروزه اکثر تحقیقات به تحلیل عددی اجزای مختلفی از مخازن تحت فشار پرداخته و در بعضی موارد حتی استانداردهای پیشین را زیر سؤال برده اند. مقاله حاضر دربرگیرنده تحلیل نتایج توزیع تنش های محیطی، شعاعی و جابجایی در سطح برای ضخامت های مختلف و یافتن ضخامت بهینه در مخزن تحت فشار استوانه ای است. مخزن تحتفشار استوانه ای به دلیل متقارن بودن ازنظر هندسه و بارگذاری دارای تقارن محوری است. به منظور بررسی اثرات پارامترهای بهینه سازی بر پاسخ استاتیکی مخازن تحت فشار از نرم افزار المان محدود آباکوس استفاده شده است. نوع المان های مورداستفاده در این شبیه سازی، المان های مستطیلی مرتبه اول می باشد. سپس با استفاده از نمودارهای جابجایی، کرنش و تنش و محاسبه ضریب اطمینان، پارامترهای هندسی موردنظر بهینه سازی شده است. در پایان پس از انجام شبیه سازی ها، با محاسبه ضریب اطمینان به بهینه سازی ضخامت پرداخته شده است و نتایج و نمودارها و میزان تغییرات تنش در راستای ضخامت ارائه شده است.

کلیدواژه ها:

مخازن تحتفشار ، بهینه سازی هندسی ، استحکام سازه ، اجزاء محدود ، ضریب اطمینان