Naslov Model probabilističke procjene trajnosti zavarenih pomorskih konstrukcija
Naslov (engleski) Probabilistic model for durability assessment of welded marine structures
Autor Darko Pastorčić
Mentor Goran Vukelić (mentor)
Član povjerenstva Radoslav Radonja (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Joško Parunov (član povjerenstva)
Član povjerenstva Špiro Ivošević https://orcid.org/0000-0001-6670-4770 (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Rijeci Pomorski fakultet Rijeka
Datum i država obrane 2022-03-03, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Tehnologija prometa i transport
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 51 - Matematika 621 - Strojarstvo. Nuklearna tehnika. Strojevi 629.5 - Tehnika i vrste plovila
Sažetak U ovom radu provedene su eksperimentalna i numerička analiza degradacije mehaničkih svojstava čelno zavarenih uzoraka brodograđevnog čelika AH36, dugotrajno izloženih korozivnom okolišu sjevernog Jadrana na 6, 12, 24 i 36 mjeseci. Na osnovu dobivenih rezultata razvijen je probabilistički model zamornog vijeka trajanja pomorskih konstrukcija. Uzorci su podvrgnutim standardnim razarajućim testovima, dok je površina uzoraka ispitana optičkim i pretražnim mikroskopima. Na temelju eksperimentalnih rezultata i primjenom stohastičkih procesa izrađen je model korodiranih površina uzoraka u zoni taljenja, zoni utjecaja topline i osnovnom materijalu. Za simulaciju statičkog vlačnog pokusa napravljen je konačnoelementni model svih uzoraka koji uključuje SMCS (engl. stress modified critical strain) kriterij duktilnog loma s različitim α parametrima žilavosti materijala i modelima očvršćivanja za sve zone zavarenih uzoraka. Rezultati pokazuju da porastom trijaksijalnosti, koja ovisi o broju i veličini jamica kod jamičaste korozije, vrijednost kritične plastične deformacije pada što uzrokuje raniju pojavu loma. Najveća je degradacija mehaničkih svojstava kod uzoraka iz zone plime i oseke, kod kojih su vlačna čvrstoća i naprezanje tečenja smanjeni za četvrtinu nakon tri godine izlaganja. Osnova probabilističke procjene zamornog vijeka koncept je granične funkcije stanja uz primjenu Monte Carlo metode. Kalibracija parametara teorije mehanike loma sa S-N (engl. stress vs. number of cycles curve) analizom izvršena je posebno razvijenim računalnim rutinama i to za slučajeve kada početna veličina pukotine nije poznata i kada je zadana kao trogodišnja jamica jamičaste korozije. Vjerojatnost zamornog loma i parametar materijala C iz Paris-Erdoganove jednadžbe, a time i propagacije pukotine osjetljivi su na izbor početne veličine pukotine. Kod ažuriranja vjerojatnosti loma nakon nerazarajućeg ispitivanja iza četvrte i pete godine eksploatacije postoje razlike u probabilističkim procjenama loma.
Sažetak (engleski) In this study, an experimental and numerical analysis of degradation of mechanical properties of butt welded samples of shipbuilding AH36 steel, after long term exposure to a corrosive environment in the north Adriatic lasting 6,12, 24 and 36 months, were conducted. Based on the obtained results a probabilistic model to estimate the fatigue life of free corroded marine structure was established. The samples were subjected to the standard destructive testing while the surface of the samples was tested using optical and scanning microscopy. Using the experimental results as a basis and applying stochastic processes, a model of the sample corroded surface in the weld metal, heat affected zone and the base metal was developed. In order to simulate static tensile testing a FE model was applied, that included the SMCS (stress modified critical strain ) criteria for ductile fracture with different 𝛼 parameters and hardening models for all zones of the welded samples. Results show that by the increase of the triaxiality, which depends on the number and size of the pits in pitting corrosion, the value of critical plastic deformation decreases which causes an earlier fracture. The biggest degradation of mechanical properties was found in the sea tide zone samples, where the tensile strength and the yield strength are reduced by a fourth of their original value after three years of exposure. The basis of the fatigue life probability estimate is the concept of the boundary state function while applying the Monte Carlo method. The calibration of parameters of the fracture mechanics theory using S-N analysis was performed with specially devised computer routines for the case when the initial size of the crack is unknown and for the case when it is set as a three year old corrosion pit. The probability of fatigue fracture and material parameter C from the Paris-Erdogan equation, consequently the crack propagation, are sensitive to the choice of the initial crack size. When updating failure probability after nondestructive testing, after the fourth and fifth year of service life, there are differences in probability estimates.
Ključne riječi
zavarene konstrukcije
degradacija materijala
korozivni okoliš
trajnost brodograđevnog čelika
stohastičko modeliranje
vjerojatnost zamornog loma
Ključne riječi (engleski)
welded structures
material degradation
corrosive environment
shipbuilding steel durability
stochastic modelling
probability fatigue failure
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:187:860866
Datum promocije 2023
Studijski program Naziv: Pomorstvo Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje tehnologija prometa i transport (dr. sc.)
Vrsta resursa Tekst
Opseg IX, 127 listova : ilustr., graf. prikazi
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2023-04-25 09:50:04