Experimental and Numerical Analysis of the Mechanical Behaviour of Thin Walled Pressure Vessels under External Loads

Öz

In this study, the behaviour of thin-walled pressure vessels under external loads have been analysed and a new perspective has been discussed to find out whether or not it could be used in areas such as carrying loads, energy absorption. This situation is similar to the fact that; a balloon can not carry weight when empty but it can when it’s inflated. For this purpose, in the experiments conducted in the laboratory with the thin-walled aluminum cylinder tubes, air has been pumped in various pressures and position-dependent behavior has been analysed by applying bending and compressive forces. The contribution of an increase in the internal pressure to carry external loads has been shown experimentally. Following, in order to draw a comparison with numeric calculations, analysis have been made with finite elements method and the results have been compared. The experimental and numerical results have shown similarity. For further studies, the practical applications of real life can be searched for where this method can be used.

Anahtar Kelimeler

• Pressure vessels,Mechanics of material,Finite element analysis

İnce Cidarlı Basınçlı Kapların Dış Yükler Altında Mekanik Davranışlarının Deneysel ve Sayısal Olarak İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada ince cidarlı basınçlı kapların dış yükler altındaki davranışları incelenip, yük taşıma, enerji absorbe etme gibi alanlarda kullanılıp kullanılmayacağına yönelik yeni bir bakış açısı ele alınmıştır. Bu durum tıpkı bir balonun boşken yük taşımaması fakat şişirildiğinde yük taşıması olayına benzemektedir. Bu amaçla laboratuarda yapılan deneylerde ince cidarlı alüminyum silindir tüplere, çeşitli basınçlarda hava basılıp üzerine eğme ve basma kuvvetleri uygulanarak konuma bağlı davranışları incelenmiştir. İç basınç artışının, dış yükleri taşımada ne kadar katkısının olduğu deneysel olarak gösterilmiştir. Ardından deneysel sonuçları nümerik hesaplarla karşılaştırmak için, sonlu elemanlar tekniği ile analizler yapılmış ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçlar ile nümerik sonuçların benzerlik gösterdiği görülmüştür. Daha ileri çalışmalar için bu yöntemin nerelerde kullanılabileceği ele alınıp gerçek hayattaki pratik uygulamaları araştırılabilir. 

Anahtar Kelimeler

• Basınçlı kaplar,Malzeme mekaniği,Sonlu elemanlar analizi

Kaynakça

1. 1. Zhang, X.W., Yu, T.X., 2009. Energy Absorption of Pressurized Thin-walled Circular Tubes under Axial Crushing, International Journal of Mechanical Sciences, 51, 335–349.
2. 2. Graczykowski, C., Chmielewski, R., Holnicki, J., 2004. Controlled Impact Absorption in Adaptive Pressurized Structures, European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering ECCOMAS, 1-10.
3. 3. Palanivelu, S., Paepegem, W.V., Degrieck, J., Reymen, B., Ndambi, J.M., Vantomme, J., Kakogiannis, D., Wastiels, J., Hemelrijck, D.V., 2011. Close-range Blast Loading on Empty Recyclable Metal Beverage Cans for use in Sacrificial Cladding Structure, Engineering Structures, 33, 1966-1987.
4. 4. Eruslu, S., 2008. İnce Cidarlı Basınçlı Tüplerin Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Analizi, Pamukkale Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14 (2), 162-174.
5. 5. Tanboğa, B., 2007. Darbe Altındaki Elyaf Takviyeli Kompozit Tüpün Sonlu Elemanlar Modellemesi ile İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
6. 6. Atlı, A., 2010. Analytical Investigaton of Multi-layer Composite Tubes Subject to Pressure, Ms. Thesis Submitted to the Graduate School of Natural and Applied Sciences of Atilim University.
7. 7. Çuhadar, B., Akkuş, N., 2005. İçten Basınca Maruz Kapların Dizaynı, Bitirme Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi.