Fulltext

Experimental and Numerical Analysis of Expanded Pipe using Rigid Conical Shape

التحليل العملي والعددي للأنبوب الموسع باستخدام شكل مخروطي مصمت

Ahmed Ibrahim Razooqi احمد ابراهيم رزوقي

Journal of Engineering مجلة الهندسة
ISSN: 17264073 25203339 Year: 2018 Volume: 24 Issue: 8 Pages: 106-119
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

The experimental and numerical analysis was performed on pipes suffering large plastic deformation through expanding them using rigid conical shaped mandrels, with three different cone angles (15◦, 25◦, 35◦) and diameters (15, 17, 20) mm. The experimental test for the strain results investigated the expanded areas. A numerical solution of the pipes expansion process was also investigated using the commercial finite element software ANSYS. The strains were measured for each case experimentally by stamping the mesh on the pipe after expanding, then compared with Ansys results. No cracks were generated during the process with the selected angles. It can be concluded that the strain decreased with greater angles of conical shape and an increase in expansion ratio results in an increase of expansion force and a decrease in the pipe thickness and length resulting in pipe thinning and shortening. Good agreement is evident between experimental and ANSYS results within discrepancy (16.90017%) in the X direction and (27.68698%) in the Y direction. Also, the stress distribution is investigated and it can be concluded that the case of Diameter (Do cone) = 35mm and (A) = α = 15° is the optimum.

تم إجراء التحليل العملي والعددي على الأنابيب التي تعاني من تشوه لدن كبير من خلال توسيعها باستخدام نموذج على شكل مخروطي مصمت، مع ثلاثة زوايا مخروطية مختلفة (15◦، 25◦، 35◦) وأقطار (15، 17، 20) ملم. تم اشتقاق النموذج العملي للتنبؤ بنتائج الانفعال في المناطق الموسعة. كما تم البحث عن حل عددي لعملية توسيع الأنابيب باستخدام برنامج الأنسيس الخاص بالعناصر المحددة. حيث تم قياس الانفعالات لكل حالة عملياً عن طريق ختم شبكة على الأنابيب قبل وبعد التوسع، ثم المقارنة مع نتائج الأنسيس. لم يتم إنشاء أي تشققات أثناء العملية مع الزوايا المحددة. ويمكن استنتاج أن الانفعالات انخفضت مع زوايا أكبر من الشكل المخروطي وزيادة في نسبة التوسع يؤدي إلى زيادة قوة التوسع وانخفاض في سمك الأنابيب والطول مما أدى إلى ترقيق الأنابيب وتقصيرها. هنالك توافق جيد واضح بين النتائج العملية و الأنسيس ضمن التناقض باتجاه X هو (16.90017%) و باتجاه Y هو (27.68698%). ايضاً يمكن ملاحظة أن افضل أجهاد مكافئ كان عند الحالة بقطر 35ملم وزاوية °15) هي المثلى.

Keywords

Solid tubular expansion --- Expanded pipe --- analytical model --- finite element analysis --- ANSYS.