طراحی ساپورت های بهینه برای کاهش تنش در سیستم های پایپینگ

طراحی ساپورت های بهینه نقش مهمی در کاهش تنش و کنترل جابجایی در سیستم های پایپینگ دارد و می تواند طول عمر مفید و ایمنی عملکرد سیستم را به طور قابل توجهی افزایش دهد. پژوهش حاضر به بررسی و بهینه سازی ساپورت های یک سیستم پایپینگ با طول ۱۰ متر، قطر ۲۰۰ میلی متر و ضخامت ۱۰ میلی متر، تحت فشار کاری ۲.۵ مگاپاسکال و دمای ۱۵۰ درجه سانتی گراد می پردازد. ابتدا تحلیل تنش بدون ساپورت بهینه نشان داد که حداکثر تنش در وسط لوله به ۱۸۰ مگاپاسکال و حداکثر جابجایی به ۳۲.۱ میلی متر می رسد که بیانگر تمرکز شدید نیرو در نقاط بحرانی است. در مرحله بعد، شبیه سازی با ساپورت های استاندارد (غیر بهینه) انجام شد که حداکثر تنش و جابجایی به ترتیب کاهش یافتند و مقادیر ۹۲ مگاپاسکال و ۱۶.۸ میلی متر ثبت شد. با بهره گیری از الگوریتم های بهینه سازی چندهدفه، موقعیت و نوع ساپورت ها به گونه ای تعیین شد که حداکثر تنش و جابجایی به ترتیب به ۸۵ مگاپاسکال و ۱۳.۲ میلی متر کاهش یافته و در عین حال تعداد ساپورت ها از ۶ به ۵ کاهش یافت. این بهبودها به ترتیب باعث کاهش بیش از ۵۰ درصدی تنش و نزدیک به ۵۹ درصدی جابجایی نسبت به حالت بدون ساپورت بهینه و کاهش هزینه های نصب شد. نتایج نشان می دهد که طراحی ساپورت های بهینه، علاوه بر کاهش تمرکز تنش و کنترل جابجایی، امکان توزیع یکنواخت تر نیروها در طول لوله و افزایش ایمنی عملیاتی را فراهم می کند. این پژوهش چارچوبی علمی و کاربردی برای مهندسان طراحی سیستم های پایپینگ ارائه می دهد و می تواند به عنوان مرجع در طراحی و نگهداری پروژه های صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

پایپینگ ، ساپورت بهینه ، تنش ، جابجایی ، شبیه سازی FEA ، بهینه سازی چندهدفه