La vida restante de un componente en el rango de fluencia es muy sensible a la tensión aplicada. El análisis preciso de la tensión es crucial para una estimación significativa de la vida útil de los sistemas de tuberías soldadas @ en particular. Se puede demostrar que las cargas del sistema afectan en gran medida la vida útil de las soldaduras longitudinales y circunferenciales. Los programas de tuberías comerciales típicos utilizan elementos finitos de vigas simples@ que no caracterizan adecuadamente las distribuciones de tensiones que pueden ocurrir en sistemas de tuberías reales. Para respaldar el trabajo avanzado en la predicción de la vida útil de los sistemas de tuberías soldadas, ha sido necesario desarrollar herramientas superiores de análisis de tensiones que examinen los desplazamientos, la fluencia y la relajación incluso en los sistemas de tuberías más complejos. La metodología descrita aquí fue necesaria para el desarrollo de uno de esos programas de evaluación de la vida. Debido a la complejidad de las geometrías y la carga de los sistemas de tuberías, no es conveniente realizar un análisis tridimensional detallado de elementos finitos de todo el sistema. Esto es especialmente desalentador para los codos de tuberías que experimentan modos de deformación complejos como la ovalización y la deformación. La necesidad de realizar análisis de tensiones de sistemas de tuberías de forma eficaz y económica ha llevado al desarrollo de una serie de elementos finitos especiales. Bathe y Almeida fueron los primeros en desarrollar un elemento de codo sencillo y eficaz. Este elemento comienza con un modelo de viga@ y la ovalización del tubo curvo se describe mediante series finitas de Fourier siguiendo el trabajo de Von Karman. Este elemento presentó algunas limitaciones y no describía adecuadamente la respuesta de un codo bajo carga térmica. Además, las cargas de presión no se incluyeron explícitamente en el elemento Bathe-Almeida. Recientemente, Yan amplió el elemento Bathe-Almeida para describir con mayor precisión el comportamiento de un codo de tubería bajo cargas térmicas y de presión. También implementaron el trabajo de Militello y Huespe para integrar el alabeo de la sección transversal. Al integrar estos desarrollos recientes, se desarrollaron sofisticados elementos finitos tanto para codos como para secciones de tubería recta. En este report@ se presentan las ecuaciones que definen el elemento codo y el elemento tubería recta. Se muestra cómo se integran la ovalización@ warping@ y el efecto de presión. Para apreciar la efectividad del elemento de codo @ se compara la respuesta de este elemento bajo diferentes tipos de cargas con modelos 3D de elementos finitos que consisten en elementos de cáscara y ladrillo. Estos resultados demuestran el potencial de este elemento en particular para analizar una estructura de tubería completa en el rango de fluencia.
BULLETIN 482-2003 Historia
2003BULLETIN 482-2003 ELEMENTOS FINITOS ESPECIALES PARA CODOS Y CODOS DE TUBERÍAS A ALTAS TEMPERATURAS CON FUGA