Probabilistic Investigation of Explosion Effect on Fluid Pipe Lines

Babaei, MohammadHosein (2019) Probabilistic Investigation of Explosion Effect on Fluid Pipe Lines. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
Thesis 98083.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

Abstract: One of the most important forces that may apply to transmission lines is the force caused by the explosion in the water. Buried pipes are used to transport energy and water supplies. The underwater explosion can lead to fatal damages to water pipelines and cause critical threatening damages for pipeline bearing capacity, which is one of the major threats to the security of maritime structures. Although the pipelines are one of the surest and most reliable ways to transport oil, it can cause irreparable environmental effects in case of damages.This is important when the pipeline passes near to residential areas or water resources. Therefore, due to the energy stored in the transmission lines, the prevention of explosion is an important role. In the past, it has been observed that these lines are vulnerable to damage caused by blasts and any disruption of their performance can cause irreparable damages. Therefore, they should be designed to resist against phenomena such as earthquakes and explosions. Due to the necessity of protection of pipelines, the design of pipe lines to transport oil throughout the pipeline life cycle is an important role. According to the importance of safety of the pipeline behavior against the charge of the blast, the dynamic behavior of the pipeline system with surrounding soil, water and air is investigated under the load of the TNT with a mass of 1000 kg. In order to simulate the behavior models of explosion, the JWL equation is used for explosion. Research Aim:In this thesis, the pipeline transmission system with surrounding domains is investigated under nonlinear dynamic analysis to investigate the system failure mechanism affected by the underwater explosion. The main purpose of this thesis is extracting the system response which consists of deformation, principle stresses in the body, as Contour and time history curves. Also, the effect of TNT on the dynamic performance of the pipeline under the explosion load effect is investigated. Research method:For modeling and analysis of finite element method, Ansys workbench is used and the desired outputs are obtained. To evaluate the effect of the explosion and the weight of TNT on the dynamic response of the system, the probabilistic analysis is used and the results are extracted from the output responses. Findings: The first finding consists of pipeline deformation in the three directions, principle stresses in the body and hydrodynamic pressure that have been illustrated in the form of Contour and time history curves. Conclusion:Due to the obtained curves and Contour, the critical state of the system and the failure mechanism can be investigated. According to the results, the necessary prediction can be applied during the pipeline design to minimize the damage when the system blast occurs.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: بررسی احتمالاتی تاثیر انفجار بر خطوط انتقال سیال
Persian Abstract: چکیده:يکی از مهم¬ترين نيروهايی که ممکن است به لوله های خطوط انتقال وارد شود، نيرویناشی از انفجار در آب است. خطوط-لوله مدفون به منظور انتقال ذخایرانرژی و آب مورد استفاده قرار می¬گیرند. انفجار زیرآب می‌تواند منجر به آسیب¬های مهلک به لوله‌های زیر آب شود و آسیب¬های تهدید کننده بحرانی برای ظرفیت تحمل خط لوله شود کهیکی از رویدادهای مهم تهدیدکننده امنیت سازه‌های دریایی است. اگرچه خطوط لوله یکی از مطمئن¬ترین و به صرفه¬ترین راه¬های انتقال مواد نفتی می¬باشند ولی در صورت بروز حادثه¬هایی می¬تواند اثرات مخرب زیست محیطی جبران¬ناپذیری بر جای بگذارد. این موضوع هنگامی اهمیت می‌یابد کهاین خطوط لوله از نزدیکی مناطق مسکونی یا منابع آبی عبور کنند. بنابراین با توجه به انرژی ذخیره¬ شده در لوله¬های¬ خطوط انتقال، جلوگیری از انفجار یک امر مهم محسوب می¬شود.در حوادث گذشته مشاهده شده است که این خطوط در برابر بارهای ناشی از انفجار آسیب پذیر هستند و هرگونه اخلال در عملکرد آن¬ها می¬تواند منجر به خسارات مالی و جانی جبران¬ناپذیری گردد. بنابراین بایستی به ¬صورتی طراحی گردند تا در مقابل پدیده¬هایی مانند زلزله و انفجار آسیب نبینند. با توجه به ضرورت حفاظت از لوله¬های خطوط انتقال، طراحی مقاومت خطوط¬لوله برای انتقال نفت در کل چرخه عمر خطوط¬لوله یک امر مهم می¬باشد. با توجه به اهمیت ارزیابی رفتار خط لوله در برابر بار انفجار، در این پایان‌نامه رفتار دینامیکی سیستم خط لوله همراه با خاک اطراف، آب و هوای روی آن تحت بار انفجار از نوع تی¬ان¬تی به جرم 1000 کیلوگرم مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای شبیه سازی مدل‌های رفتاری انفجار، معادله JWL برای مواد منفجره استفاده می‌شود. هدف:در این پایان‌نامه سیستم انتقال خط لوله همراه با دامنه‌های اطراف تحت اثر بار انفجار مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار می‌گیرد تا مکانیزم خرابی سیستم تحت تاثیر انفجار زیر آب مورد بررسی قرار گیرد. هدف اصلی پایان‌نامه استخراج پاسخ سیستم که شامل تغييرمکان خط‌لوله، تنش‌های اصلیدر بدنه و فشار¬هایایجاد شده است، به صورت کانتور و منحنی تاریخچه زمانی می‌باشد. همچنین تاثیر جرم تی‌ان‌تی بر نمایش دینامیکی خط لوله تحت اثر بار انفجار بررسی می‌شود. روش‌شناسی پژوهش:برای انجام مدل‌سازی و تحلیل از روش اجزا، محدود و نرم افزار Ansys Workbench استفاده می‌شود و خروجی‌های مورد نظر به دست می‌آید. همچنین برای ارزیابی اثر انفجار و وزن تی‌ان‌تی بر پاسخ دینامیکی سیستم، از تحلیل احتمالاتی استفاده شده و نتایج مربوط به پاسخ‌های خروجی استخراج می‌شود. یافته‌ها:یافته¬های مورد نظر شامل تغييرمکان خط ‌لوله در سه جهت، تنش‌های اصلیدر بدنه و فشار¬هایهیدرودینامیکی می‌باشد که به صورت کانتور و منحنی‌های تاریخچه زمانیارائه می‌شوند. نتیجه‌گیری:با توجه به کانتورها و منحنی‌های به دست آمده می‌توان وضعیت بحرانی سیستم و مکانیزم خرابی را بررسی کرد. همچنین با توجه به نتایج حاصل می‌توان پیش‌بینی و ملاحظات لازم را در زمان طراحی خط لوله اعمال کرد به نحوی که هنگام وقوع انفجار سیستم حداقل آسیب را داشته باشد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Pasbani Khiavi, MajidUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Ali Ghorbani, MortazaUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Date Deposited: 08 Jun 2020 04:53
Last Modified: 08 Jun 2020 04:53
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/11615

Actions (login required)

View Item View Item