Stress concentration factor of expanded aluminum tubes using finite element modeling.

This paper discusses the development of semi-empirical relations for the maximum stress concentration factor (SCF) around circular holes embedded in aluminum tubes under various expansion ratios and mandrel angles. Finite element models were developed to study the expansion of a typical aluminum tube with embedded holes of various sizes. An elastic perfectly-plastic material behaviour was used to describe the structural response of the tubes under expansion. Various hole-diameter-to-tubewall- thickness ratios, tube expansion ratios, and mandrel angles were considered to determine the stress state around the hole at zero and 90 degree locations from which the maximum SCF was determined. Semi-empirical relations for the maximum SCF using the Lagrange interpolation formulation were developed. The developed relations were found to predict the SCFs accurately.

Member of

Journal articles

ISSN

1726-6742

Resource URL

https://hdl.handle.net/20.500.12408/4742

Citation

Mhamdi, L., Seibi, A. C., Karrech, A., ElBorgi, S., & Barsoum, I. (2013). Stress concentration factor of expanded aluminum tubes using finite element modeling. The Journal of Engineering Research, 10 (1), 88-96.

Arabic abstract

تناقش هذه الورقة علاقات شبه تجريبية لعامل تركيز الإجهاد الأقصى المتكون حول الثقوب الدائرية المضمنة في أنابيب الألمنيوم تحت تأثير عاملين أساسيين يتمثلان في نسبة تمديد الأنبوب وزوايا الجسم المغزلي المستخدم في عملية التمديد. إذ تم تطوير نموذج باستخدام طريقة العنصر المحدود بهدف دراسة عملية تمديد أنبوب ألومنيوم قياسي يحتوي على ثقوب ذات أحجام مختلفة . وقد تم استخدام سلوك المرونة المتبوع بسلوك الصلابة المثالي من أجل توصيف الاستجابة الهيكلية للأنابيب تحت تأثير عملية التمديد. كما أخذ بعين الاعتبار اختلاف نسب أقطار الحفر إلى سماكة جدار الأنبوب، واختلاف نسب التمديد للأنبوب، بالإضافة إلى استخدام زوايا مختلفة للجسم المغزلي في تحديد حالة الإجهاد حول الثقب عند زوايا صفر و90 درجة من المواقع التي تم تحديد أقصى تركيز العامل الإجهاد عندها. وبناء على ذلك تم وضع علاقات شبه تجريبية لعامل تركيز الإجهاد الأقصى عن طريق توليد قيم المعامل باستخدام طريقة لاغرانج. وقد وجد بأن العلاقات التي تم إيجادها قادرة على التنبؤ بعامل تركيز الإجهاد بدقة.

Same Subject

Journal articles

Tube expansion under various down-hole end conditions.

Sanchez, F. J.

Sultan Qaboos University

2013