Polimer-Viskoelastik Malzemeli Boru Hatlarındaki Eğilme Dalgalarının Dispersiyonu

Öz

Bu makale çalışmasında korozyondan korunmak amacıyla viskoelastik malzemeden yapılmış deniz aşırı geçicek petrol boru hatlarının tahribatsız muayenelerinde kullanılmak üzere eğilme dalgalarının boru üzerindeki yayılımından bahsedilmektedir. Araştırmalar parçalı homojen cisim modeli kapsamında viskoelastisite teorisinin kesin denklemleri kullanılarak yapıldı. Nümerik araştırmalarda kullanılmak üzere fraksiyonel eksponansiyel operatörler aracılığıyla borunun bünye denklemleri çıkarıldı. Dispersif sönüm durumu için dalganın yayılımının birinci mod sonuçları elde edildi. Elde edilen sonuçlara göre boru malzemesinin viskoelastisitesinin artmasıyla eğilme dalgalarının yayılım hızında düşüşe neden olduğu saptandı. Aynı zamanda boru iç çapı ile borunun cidar kalınlığı arasındaki oranın dalga yayılımında önemli bir rol aldığı gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Eğilme dalgaları,Reolojik Parametre,Viskoelastik Malzeme,Dalga Dispersiyonu

Dispersion of Flexural Waves in Polymer-Viscoelastic Material Pipelines

Öz

This paper is about propagating of the bending waves on the pipes which are used in non-destructive inspection of offshore oil pipelines made from viscoelastic materials to protect from corrosion. The investigations were made using exact equations of the viscoelasticity theory in the context of a piecewise homogeneous body model. The constitutive equations of the pipe were obtained through fractional exponential operators for use in numerical investigations. For the dispersive attenuation cases, the first mode results of the waveguide propagation were obtained. According to the results obtained, it was found that the increase of the viscoelasticity of the pipe material caused the decrease of the propagation velocity of the bending waves. At the same time, it is observed that the ratio between the pipe inner diameter and the wall thickness of the pipe plays an important role in wave propagation.

Anahtar Kelimeler

• Bending (flexural) waves,Reolojical Parameter,Viscoelastic Material,Wave Dispersion

Kaynakça

1. Weiss O. 1959. Uber die Schallausbreitung in verlusbehafteten median mit komplexen schub und modul. Acoustica, 9: 387 – 399.
2. Tamm K. and Weiss O. 1961. Wellenausbreitung in unbergrenzten scheiben und in scheibensteinfrn. Acoustica, 11: 8 – 17.
3. Coquin G.A. 1964. Attenuation of guided waves in isotropic viscoelastic materials. J. Acoust. Soc. Am. 36: 1074 – 1080.
4. Chervinko O.P. and Senchenkov I.K. 1986. Harmonic viscoelastic waves in a layer and in an infinite cylinder. Int. Appl. Mech. 22: 1136 – 1186.
5. Simonetti F. 2004. Lamb wave propagation in elastic plates coated with viscoelastic materials. J. Acoust. Soc. Am. 115: 2041 – 2053.
6. Rose J.L. 2004. Ultrasonic waves in solid media. Cambridge University Press.
7. Barshinger J.N. and Rose J.L. 2004. Guided wave propagation in an elastic hollow cylinder coated with a viscoelastic material. IEEE Trans. Ultrason. Freq. Control 51: 1574 – 1556.
8. Akbarov S.D. and Kepceler T. 2015. On the torsional wave dispersion in a hollow sandwich circular cylinder made from viscoelastic materials. Applied Mathematical Modelling, 39: 3569 – 3587.

9. Rabotnov Yu. N. 1980. Elements of hereditary solid mechanics. Mir, Moscow.
10. Akbarov S.D., Kocal T. and Kepceler T. 2016a. Dispersion of Axisymmetric Longitudinal waves in a bi-material compound solid cylinder made of viscoelastic materials. CMC: Computers, Materials & Continua, 51(2): 105 – 143.
11. Akbarov S.D., Kocal T. and Kepceler T. 2016b. On the dispersion of the axisymmetric longitudinal wave propagating in a bi-layered hollow cylinder made of viscoelastic materials. Int. J. Solids Struct., 100–101(1): 195-210.
12. Fung Y.C. 1965. Introduction to solid mechanics. Prentice – Hall.
13. Guz A.N. 1999. Fundamentals of the three-dimensional theory of stability of deformable bodies. Springer.
14. Guz A.N. 2004. Elastic waves in bodies with initial (residual) stresses. A.C.K. Kiev (in Russian).
15. Kocal T. and Akbarov S.D. 2017. On the attenuation of the axisymmetric longitudinal waves propagating in the bi-layered hollow cylinder made of viscoelastic materials. SEM: Struct. Eng. Mech., 61(1): 145 – 165.
16. Ewing W.M., Jazdetzky, W.S. and Press F. 1957. Elastic waves in layered media. McGraw – Hill, New – York.
17. Kolsky H. 1963. Stress waves in solids. Dover, New York .