Hydrogen effect on fatigue life of a pipe steel

Transport by pipe is the means more used, at the present time, to convey energies of their point of extraction until their field sites final. To limit any risk of explosion or of escape and thus to limit the geological problems of pollution and the human risks, it is necessary to be able to know the mechanical properties of the steels used in the manufacture of these pipes. With the reduction in oil stocks, it is necessary to find a new energy. Hydrogen is this new energy vector, it thus will also be necessary to be able to transport it. This study makes it possible to emphasize the assignment of the lifespan of hydrogen on a pipeline steel normally used in the transport of gas. The fatigue tests in 3 points bending are carried out on samples not standards because of dimensions of the tube of origin

Square root intensity coding in turtle cones: Physiological mechanisms

The effect of coupling on the intensity-response functions for full field and for slit stimuli was studied by comparing the shapes of the curves obtained from several strongly coupled red cones of turtle with that of one very weakly coupled cone. The full field V-logI curves could be fitted by a Michaelis-Menten relationship, regardless of the strength of the coupling. For the weakly coupled cone the slit V-logI could also be fitted by a Michaelis-Menten curve. For strongly coupled cones a major portion of the curve (1.2-2 log units of intensity) was better fitted by V [is proportial to] Im. For centered slits "m" was 0.5. With increased distance between the slit and the center of the receptive field "m" was found to increase slightly. The results were analyzed in terms of a theory in which the shape of the slit intensity-response curves arises from scattered light progressively recruiting neighboring cone responses. An analytical formulation of this idea is presented and a plausible light distribution function which supports the recruitment hypothesis is derived. A numerical model of the cone network, which includes the effect of scattering and transduction saturation, accounts well for all of the experimental data obtained with single and paired slits.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/28915/1/0000752.pd

Evidence for a power law intensity code in the coupled cones of the turtle

The hyperpolarizing responses to light were recorded intracellularly from red cones of the turtle, Pseudemys scripta elegans. Pairs of slit stimuli were flashed alone or together at various intensities, one slit positioned on the receptive field center and the other displaced 30 [mu]m. The peak amplitude of the response was measured, and the results analyzed to quantify the relationship between the light intensity and the size of the neural signal evoked prior to the spatial interactions occurring in the network of coupled cones. This signal, E, was found to be described by a compressive power law, E = k [middle dot] I0.5, where I is slit intensity. Evidence that the inferred excitation function describes a local mechanism independent of the slit position was obtained by measuring the response and the sensitivity receptive field profiles. The response and the sensitivity fields both decreased exponentially, but with space constants that differed by a factor of two, indicating in still another way the existence of an early square-root transformation.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/28913/1/0000750.pd

Application of volumetric method to the assessment of damage induced by action of foreign object on gas pipes

Gas pipes are submitted to three major types of damage: damages induced by impact of foreign objects, pits and craters produced by corrosion, weld defects produced during manufacturing. Damages induced by impact of foreign objects are considered as the most important problem for the gas pipes reliability and lead to dents, gouges or notches at the pipe failure. Geometrical effect of gauges or notches on brittle or elastoplastic failure of pipes submitted to internal pressure can be treated by the volumetric method. The volumetric method has been applied to a gas pipe submitted to internal pressure and exhibiting a longitudinal external and surface notch. We introduced a special procedure (SINTAP), which allows one to compute the safety factor value.Відомо три основні типи пошкодження труб газопроводів. Найбільш небезпечними з точки зору надійності газових трубопроводів є пошкодження внаслідок дії сторонніх предметів. Запропоновано об’ємний метод, який дозволяє враховувати вплив геометричного ефекту появи вибоїн та концентраторів напружень у трубах на характеристики крихкого або пружно-пластичного руйнування труб, що зазнають дії внутрішнього тиску. Розглянуто використання об’ємного методу за наявності зовнішнього поздовжнього поверхневого концентратора напружень у газовій трубі. Описано спеціальну методику SINTAP, за допомогою якої можна знайти коефіцієнт запасу міцності.Известны три основных типа повреждения труб газопроводов. Наибольшую опасность с точки зрения надежности газовых трубопроводов представляют повреждения, вызванные воздействием инородных предметов. Предложен объемный метод, который позволяет учитывать влияние геометрического эффекта появления выбоин и концентраторов напряжений в трубах на характеристики хрупкого или упругопластического разрушения труб, подвергнутых внутреннему давлению. Рассмотрено применение объемного метода при наличии внешнего продольного поверхностного концентратора напряжения в газовой трубе. Описана специальная методика SINTAP, с помощью которой можно вычислить значение коэффициента запаса прочности

Hydrogen effect on local fracture emanating from notches in pipeline from steel API X52

Оцінено локальну міцність у концентраторах напружень трубопровідної сталі API X52 в умовах наводорожування при подачі катодного напруження. Уста­новлено залежність між концентрацією водню і критичним рівнем наванта­ження, який призводить до руйнування, а також присутність деякої критичної концентрації водню, що забезпечує суттєве зниження локального опору мате­ріалу руйнуванню.Оценена локальная прочность в концентраторах напряжений трубопроводной стали APIX52 в условиях наводораживания при подаче катодного напряжения. Установлены зависимость между концентрацией водорода и критическим, приводящим к разрушению, уровнем нагру­жения, а также наличие некоторой критической концентрации водорода, обеспечивающей существенное снижение локального сопротивления материала разрушению.The assessment of local strength at notches in pipeline steel API X52 has been done for condi­tions of cathodic hydrogen charging. The relation­ ship between hydrogen concentration and critical (failure) loading has been found. The existence of some critical hydrogen concentration which causes the significant loss of local fracture resis­tance of material was also shown

Three-Dimensional Finite Element Analysis of Tensile-Shear Spot-Welded Joints in Tensile and Compressive Loading Conditions

Three-dimensional finite element analysis is applied to verify mechanical behavior of spot welds for one, three and five spot welds under tensile and compressive loading conditions. The elastic-plastic stress distribution at edge of hot spot weld is used for strength calculations. To obtain exact and reliable results for finite element analysis of spot welds, which are generally very small relative to other dimensions, sub-modeling technique is applied. The proposed numerical calculation scheme allows one to take into account the material parameters and geometrical non-linearity effects related to a gap between thin plates, buckling, etc. We provide the analysis of elastic and elastoplastic behavior of specimens with various configuration of spot welds subjected to tensile and compressive axial loads.Выполнен трехмерный конечноэлементный анализ образцов с одним, тремя и пятью точечными сварными швами при растяжении и сжатии. Для расчета на прочность используется распределение упругопластических напряжений в корне точечного шва. Предложена методика субмоделирования, позволяющая получить более точные результаты конечноэлементного расчета точечных швов малых размеров. Схема численного расчета дает возможность учитывать параметры материала и геометрические нелинейные эффекты, обусловленные наличием зазора между тонкостенными пластинами, их выпучиванием и т.д. Проанализировано упругое и упругопластическое поведение образцов с различной конфигурацией сварных швов при нагружении растягивающими и сжимающими осевыми усилиями.Виконано тривимірний скінченноелементний аналіз зразків з одним, трьома та п’ятьма точковими зварними швами в умовах розтягу і стиску. Для розрахунку на міцність використовується розподіл пружно-пластичних напружень у корені точкового шва. Запропоновано методику субмоделювання, що дозволяє отримати більш точні результати скінченноелементного розрахунку точкових швів малих розмірів. Схема числового розрахунку дає можливість враховувати параметри матеріалу і геометричні нелінійні ефекти, зумовлені наявністю зазору між тонкостінними пластинами, їх випинанням і т.п. Проаналізовано пружну і пружно-пластичну поведінку зразків із різною конфігурацією зварних швів при навантаженні розтяжними і стискальними осьовими зусиллями

Tensile strength of the brittle materials, probabilistic or deterministic approach?

For various loading rates we estimated the activated defect localization in Modified Brazilian Disk (MBD) type glass specimens in comparison with standard spherical glass specimens. Specimen geometry can considerably affect the mechanical response of material, especially brittle ones, which are very sensitive to the distribution of defects. High and low loading rates of MBD lead glass specimens have been investigated using universal Instron test machine and compressive Hopkinson pressure bars. The experimental results obtained have been compared using the Weibull distribution for scatter strength variation. Stress distribution in the above specimens was calculated using the finite element method, which provided detailed analysis of the macromechanical brittle fracture mechanism. In static tests of spherical glass specimens, we observed generation of contact stresses, which result in activation of defects in the working parts of specimens, whereas no activated defects were observed in MBD specimens neither under static, nor under dynamic loading conditions. For specimens of various geometries and type of load application it is recommended to apply probabilistic approaches, e.g., Weibull’s approach, insofar as contact stresses in brittle materials induce activation of defects, location of which depends on the specimen geometry and loading type.Для різних швидкостей навантаження оцінено локалізацію активованих дефектів у скляному зразку у вигляді модифікованого бразильського диска у порівнянні зі стандартним сферичним зразком. Геометрія зразка може суттєво впливати на механічну поведінку матеріалів, особливо це стосується крихких матеріалів, які дуже чутливі до розподілу дефектів. Отримані результати аналізуються за допомогою статистичного підходу Вейбулла. Із використанням універсальної випробувальної машини “Інстрон” та захватів Гопкінсона для стиску реалізовано високі і низькі швидкості навантаження зразків у вигляді модифікованого бразильського диска з високоміцного скла. Отримані експериментальні дані порівнюються з розподілом Вейбулла відносно розсіяння характеристик міцності. За допомогою методу скінченних елементів розраховано поле напружень у зразках вказаного типу, що дозволило більш детально дослідити крихкий макромеханічний механізм руйнування. Установлено, що за статичних випробувань сферичних скляних зразків виникають контактні напруження, що призводить до активації дефектів у робочій частині зразка. У зразках типу модифікованого бразильського диска активація дефектів відсутня як за статичного, так і за динамічного навантаження. Для зразків, що мають різну геометричну форму і вид прикладання навантаження, рекомендується використовувати імовірнісний підхід, наприклад підхід Вейбулла, оскільки контактні напруження у крихких матеріалах призводять до активації дефектів, розподіл яких, у свою чергу, залежить від геометрії і виду навантаження зразка.Для различных скоростей нагружения оценена локализация активированных дефектов в стеклянном образце в виде модифицированного бразильского диска по сравнению со стандартным сферическим образцом. Геометрия образца может оказывать существенное влияние на механическое поведение материала, особенно это относится к очень чувствительным к распределению дефектов хрупким материалам. Для анализа полученных результатов используется статистический подход Вейбулла. С использованием универсальной испытательной машины "Инстрон ” и захватов Гопкинсона для сжатия реализованы высокие и низкие скорости нагружения образцов в виде модифицированного бразильского диска из высокопрочного стекла. Полученные экспериментальные результаты сравнивали с распределением Вейбулла с точки зрения рассеяния прочностных характеристик. С помощью метода конечных элементов рассчитано поле напряжений в образцах указанного типа, что позволило более детально изучить хрупкий макромеханический механизм разрушения. Установлено, что при статических испытаниях сферических стеклянных образцов возникают контактные напряжения, приводящие к активации дефектов в рабочей части образцов. В образцах типа модифицированного бразильского диска не наблюдалось активации дефектов ни при статическом, ни при динамическом нагружении. Для образцов различной геометрической формы и вида приложения нагрузки рекомендуется использовать вероятностный подход, например подход Вейбулла, поскольку контактные напряжения в хрупких материалах вызывают активацию дефектов, расположение которых, в свою очередь, зависит от геометрии и вида нагружения образца

Static and Dynamic Tearing of Thin Steel Sheets

This paper presents the energy analysis of static mode III fracture of thin steel sheets. For dynamic tearing studies we used the Charpy test apparatus. Static tearing tests performed on three kind steel sheets indicate that the linear relationship of Mai and Cotterell is valid for specimens with a leg width W up to 30 mm. In the given range, the specific work of fracture Te is determined according to the Mai-Cotterell model. The Te kinetics is studied as a function of sheet thickness B, radius of curvature p, and loading rate V. The modified model includes a linear dependence of p versus W. Moreover, we show that variation of loading rate V from 1 to 300 mm/min has no effect on the specific work of fracture Te. A slight decrease in dynamic fracture toughness J0,d is found.Представлен энергетический анализ статического разрушения тонких стальных листов по типу KIII. При динамических испытаниях использовалось оборудование для образцов типа Шарпи. Статические испытания трех видов стальных листов на разрыв свидетельствуют, что линейное соотношение Мая-Коттрелла справедливо для образцов с шириной рабочей части до 30 мм. В указанном диапазоне удельная работа разрушения Ге определяется в соответствии с моделью Мая-Коттрелла. Исследовалась кинетика Ге в зависимости от толщины листа B, радиуса кривизны ρ и скорости нагружения V. Усовершенствованная модель включает линейное отношение ρ/W. Кроме того, изменение скорости нагружения V от 1 до 300 мм/мин показало, что удельная работа разрушения Ге не зависит от нее. Установлено незначительное снижение динамической трещиностойкости J0,d.Представлено енергетичний аналіз статичного руйнування тонких стальних листів за типом KIII . При динамічних випробуваннях використовувалось обладнання для зразків типу Шарпі. Статичні випробування трьох видів стальних дисків на розрив свідчать, що лінійне співвідношення Мая- Коттрелла справедливе для зразків із шириною робочої частини до 30 мм. У такому діапазоні питома робота руйнування Те визначається у відповідності з моделлю Мая-Коттрелла. Досліджувалась кінетика Те в залежності від товщини листа В, радіуса кривини ρ і швидкості навантаження V. Удосконалена модель включає співвідношення ρ/W. Окрім того , змінюючи швидкість навантаження V від 1 до 300 мм/хв, встановлено, що питома робота руйнування Те не залежить від неї. Показано незначне змeншeння динамічної тріщиностійкості J0,d

Modeling of Damage Interaction in Fatigue Relaxation for Long-Term Life Prediction. Case of Alloy 800 Grade 2 Study at 550°C

Prediction of fatigue life in creep-fatigue at a temperature of 550°C has been made for an Inconel alloy with the help of 3 models of damage evolution: the Chaboche model, the Levaillant model, and a new model of creep fatigue relaxation. The main advantages of the new model are that it requires only few constants and provides a high accuracy of the fatigue life prediction.Прогнозирование усталостной долговечности в условиях ползучести при температуре 550°С выполнено для жаропрочного и жаростойкого сплава на никелевой основе (Inconel). Представлены модели эволюции повреждения Шабоша (Chaboche) и Леваяна (Levaillant), а также новая модель релаксации при совместном действии ползучести и усталости. Предложенная модель позволяет осуществлять долгосрочное прогнозирование без использования большого количества постоянных.Прогнозування утомної довговічності в умовах повзучості при температурі 550°С виконано для жароміцного і жаростійкого сплаву на нікелевій основі (Inconel). Представлено методи еволюції пошкодження Шабоша (Chaboche) і Леваяна (Levaillant), а також нову модель релаксації при сумісній дії повзучості й утоми. За допомогою запропонованої моделі можна проводити довготермінове прогнозування без використання великої кількості сталих

Fatigue Life Prediction of Welded Box Structures

The objective of this study is to predict fatigue life of metal welded boxes. Experimental results of fatigue life are satisfactory predicted using an analytical scheme based on the volumetric approach.Проведено прогнозирование усталостной долговечности сварных коробчатых конструкций. Результаты расчета усталостной долговечности с использованием аналитической схемы, базирующейся на объемном методе, хорошо согласуются с соответствующими экспериментальными данными.Проведено прогнозування довговічності зварних коробчастих конструкцій від утомленості. Результати розрахунку довговічності від утомленості з використанням аналітичної схеми, що базується на об’ємному методі, добре узгоджуються з відповідними експериментальними даними