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Validación Experimental de Soluciones Exactas de Presión de Estallido para Recipientes a Presión Cilíndricos de Pared Gruesa

Autores: Zhu, Xian-Kui

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Validación Experimental de Soluciones Exactas de Presión de Estallido para Recipientes a Presión Cilíndricos de Pared Gruesa


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Presión de estallido
Respuesta de flujo plástico
Teoría de fluencia plástica multiaxial
Solución de Zhu-Leis
Recipientes a presión de paredes gruesas
Datos de pruebas de estallido

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 14

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La presión de estallido es uno de los parámetros de resistencia críticos utilizados en el diseño y operación de recipientes a presión porque representa la presión máxima que un recipiente puede soportar antes de fallar. Históricamente, se utilizó la fórmula de Barlow como base de diseño para estimar la presión de estallido. Sin embargo, no considera la respuesta de flujo plástico para aceros dúctiles y es aplicable solo a cilindros de paredes delgadas (es decir, la relación diámetro/espesor D/t >= 20). Se desarrolló una nueva teoría de fluencia plástica multiaxial para considerar la respuesta de flujo plástico, y se obtuvo la solución teórica asociada (es decir, la solución de Zhu-Leis) de la presión de estallido, que ha ganado amplias aplicaciones en la industria de tuberías porque fue validada por diferentes conjuntos de datos de pruebas de estallido a escala completa para tuberías de gran diámetro y paredes delgadas en una variedad de grados de acero desde el Grado B hasta el X120. La teoría de flujo de Zhu-Leis de plasticidad se extendió recientemente a recipientes a presión de paredes gruesas, y se obtuvo la solución exacta de flujo asociada de la presión de estallido, que es aplicable tanto a cilindros de paredes delgadas como gruesas. Existen muchas pruebas de estallido a escala completa para tuberías de paredes delgadas en la industria de tuberías, pero existen pruebas de estallido a presión limitadas para recipientes de paredes gruesas. Para validar las soluciones exactas recién desarrolladas de la presión de estallido para cilindros de paredes gruesas, este documento lleva a cabo una serie de pruebas de presión de estallido en tuberías de pequeño diámetro y paredes gruesas. En particular, se realizan seis pruebas de estallido para tres tuberías de paredes gruesas en acero al carbono de Grado B. Estas tuberías tienen un diámetro nominal de 2.375 pulgadas (60.33 mm) y tres espesores de pared nominales de 0.154, 0.218 y 0.344 pulgadas (3.91, 5.54 y 8.74 mm), lo que lleva a D/t = 15.4, 10.9 y 6.9, respectivamente. Con los datos de las pruebas de estallido, las comparaciones muestran que la solución de flujo de Zhu-Leis de la presión de estallido coincide bien con los datos de las pruebas de estallido para tuberías de paredes gruesas. Así, estas pruebas de estallido validan la precisión de la solución de flujo de Zhu-Leis de la presión de estallido para recipientes cilíndricos de paredes gruesas.

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