W artykule przedstawiono studium przypadku awarii budynku mieszkalnego, który zlokalizowany został w Promnicach w pobliżu doliny rzeki Warty. W budynku jednorodzinnym stwierdzono liczne poważne spękania ścian oraz uszkodzenia posadzki. Ponadto teren przyległy do obiektu wykazał oznaki występowania powierzchniowych ruchów masowych. W celu określenia przyczyn awarii przeprowadzono standardowe badania terenowe i laboratoryjne oraz analizę MES, które wykazały występowanie w podłożu złożonych warunków gruntowo-wodnych. Zastosowano również badania ekologiczne w celu zidentyfikowania innych zależności i powiązań ekosystemu budynku i jego najbliższego otoczenia w szerszym kontekście, które mogłyby tłumaczyć zainicjowanie i rozwój awarii. Interdyscyplinarna analiza wpływu czynników geotechnicznych, przyrodniczych aspektów bezpiecznego budownictwa i wpływów antropogenicznych pozwoliła określić prawdopodobne przyczyny awarii.
EN
The article presents a case study of the failure of a residential building located in Promnice, near the Warta River valley. The single-family house exhibited numerous severe wall cracks and significant floor damage, while the surrounding terrain showed evidence of superficial mass movements. In order to determine the causes of the failure, field and laboratory investigations were conducted, complemented by a finite element analysis (FEA). The results revealed the presence of highly complex soil-water conditions within the subsoil. The ecological assessments were carried out to identify additional interdependencies within the building’s ecosystem and its immediate environment in a broader context, potentially accounting for the initiation and progression of the observed damage. An interdisciplinary evaluation of geotechnical conditions, environmental determinants of safe construction, and anthropogenic factors ultimately enabled the identification of the most plausible causes of the failure.
Jednym z wymuszeń w budownictwie jest efekt ruchu ciężkich pojazdów w sąsiedztwie budynków lub budowli. Zagadnienie jest szerokie, a nawiązujący do niego poniższy tekst porusza jedynie jego fragment, mianowicie analizę numeryczną zachowania się modelu gruntu przy takim obciążeniu. W szczególności rozważono efekty dynamicznej odpowiedzi modelu gruntu w zależności od uwzględnienia/pominięcia tłumienia w gruncie, uwzględnienia/pominięcia obciążenia modelu gruntu obiektem budowlanym oraz od wystąpienia/niewystąpienia rezonansu wymuszenia z drganiami własnymi modelu masywu gruntu. Na tej podstawie sformułowano wnioski jakościowe, odnosząc je do praktyki.
EN
One of the forces in structural engineering is the effect of heavy vehicle traffic in the vicinity of buildings or structures. The topic is broad, and the following text only addresses one aspect of it, namely the numerical analysis of the behaviour of a subsoil model under this type of loading. In particular, the effects of the dynamic response of the subsoil model were analysed depending on the inclusion/exclusion of soil damping, the inclusion/exclusion of the load of the soil model by a building structure, and the occurrence/non-occurrence of resonance of the forcing with the natural vibrations of the soil mass model. On this basis, conclusions were formulated, primarily of a qualitative nature, and related to practice.
The increasing adoption of unmanned platforms in sectors such as defense, agriculture, and logistics highlights critical challenges, including traversal capability and collision resistance in unstructured terrain. This study investigates the crashworthiness of the developed TAERO UGV using finite element method (FEM) analysis. The structural components critical to collision energy absorption were identified and analyzed. Descriptions of the LS-DYNA simulation model, material properties, and boundary conditions are provided. The primary objective was to numerically assess the bumper performance during impact, considering the operational speeds and crumple zone of the vehicle. An optimized numerical model was introduced to efficiently simulate vehicle collisions, focusing on key structural elements. Various scenarios were simulated to examine deformation, stress distribution, and bumper behaviour. Presented numerical analysis indicates that impacts with typical obstacles, like tree trunks in unstructured terrain, cause minimal damage, not affecting the operational vehicle capability. Minor bumper damage, such as dents, vary and are more noticeable at higher speeds, while almost imperceptible up to 25 km/h. Stress distribution highlights the role of side components in energy absorption and structural deformation. The results confirm the structural integrity of the vehicle and provide valuable data on its operation performance in complex environments during specialized missions.
The main objective of the research was to validate the method for determining the load capacity of GFRP composite lighting columns under horizontal loads according to the EN 40-3-3:2013 standard. The work involved developing a numerical model of GFRP composite columns with an inspection hole while accounting for the columns’ nonlinear behaviour before the failure phase. The model was verified by testing 11 GFRP lighting columns on a natural scale and material testing of the composite. A calculation method was used in accordance with the standards EN 40-3-3:2013 and EN-40-7:2002 to determine their bending resistance. It was discovered that the load capacity estimated experimentally is two to three times less than the load capacity estimated using the standard’s procedure. Also, the load capacity calculated based on the developed numerical model of the column is about 2.5 times lower than the characteristic load capacity calculated based on the currently applicable standard procedure. The analysis of the standard design procedure shows that the inspection opening is treated only as a local reduction of the cross-section, reducing the yield modulus. However, the possibility of buckling the walls in the inspection opening area is not taken into account. It means that the standard procedure for determining the bending resistance of composite columns has not been adapted to the actual behaviour of composite columns with inspection openings. Developed numerical model of a lighting pole with an unreinforced inspection opening accurately assesses the capacity of such poles for use in scientific and design practice.
PL
Głównym celem pracy była weryfikacja naukowa obliczeniowej procedury normowej, umożliwiającej projektowanie słupów GFRP o przekroju kołowym, wykonanych z tworzywa polimerowego wzmocnionego włóknem szklanym, poddanych obciążeniom poziomym. W celu osiągnięcia zamierzonego rezultatu opracowano model numeryczny słupów kompozytowych GFRP z otworem rewizyjnym uwzględniający nieliniowe zachowanie się słupów poprzedzające fazę zniszczenia. Weryfikację opracowanego modelu numerycznego dokonano poprzez realizację programu eksperymentalnego obejmującego badania doświadczalne 11 słupów oświetleniowych GFRP w skali naturalnej oraz badania materiałowe kompozytu. W pierwszej części pracy zastosowano procedurę normową obliczania nośności oświetleniowych słupów kompozytowych z otworem rewizyjnym według postanowień norm (PN-EN 40-3-3, 2013) oraz (PN-EN 40-7, 2004) do obliczeń projektowych badanych słupów, wyznaczając ich nośność na zginanie we wszystkich punktach krytycznych oraz wartość ugięcia wierzchołka słupa. Sprawdzono warunki stanu granicznego nośności porównując obliczone nośności z wartościami momentów zginających od obciążenia wiatrem wyznaczonych w przypadku słupów kompozytowych zgodnie z postanowieniami normy (PN-EN 40-3-1, 2014) oraz warunki stanu granicznego użytkowalności, porównując ugięcia poziome słupów w miejscu przyłączenia latarni z wartościami dopuszczalnymi. Stwierdzono, że wykorzystanie nośności badanych słupów w miejscu otworu rewizyjnego wynosi od 5% w przypadku słupów o wysokości 3,0 m do 55% w przypadku słupów o wysokości 9,0 m, natomiast przemieszczenie wierzchołka badanych słupów we wszystkich przypadkach jest mniejsze od wartości dopuszczalnych. Następnie przedstawiono badania doświadczalne słupów GFRP w skali naturalnej przeprowadzone zgodnie z normą (PN-EN 40-3-2, 2014), których celem było uzyskanie danych doświadczalnych dotyczących nośności i sztywności słupów kompozytowych GFRP poddanych obciążeniom statycznym oraz eksperymentalne zbadanie zjawiska utraty stateczności trzonu słupa w sąsiedztwie otworu rewizyjnego. Plan badań obejmował jedenaście słupów oświetleniowych o długościach od 3,0 m do 9,0 m. Analizowano cztery formy zniszczenia słupów: w obszarze otworu rewizyjnego, przy podstawie, w obszarze poza otworem rewizyjnym oraz utratę stateczności miejscowej w wyniku owalizacji przekroju. We wszystkich badanych słupach wystąpiła ta sama forma wyczerpania nośności słupa polegająca na zniszczeniu trzonu w obszarze otworu. Dokonano również porównania wartości nośności otrzymanych z badań doświadczalnych z wynikami uzyskanymi na podstawie obliczeń według normy przedmiotowej.
Geotechnical design is a complex, interdisciplinary field involving soil science, mechanics, and rheology. This article presents a comprehensive solution for geotechnical design using digital data from various programs, focusing on Ultimate Limit State (ULS) and Serviceability Limit State (SLS) analysis for a storage hall foundation in challenging geotechnical conditions in eastern Germany. The study utilizes the groundwater conditions and layer layout from the Leapfrog software to create a spatial computational model of the subsoil using Plaxis 3D FEM based on nearly 400 virtual boreholes. Data on hall geometry and load combinations were stored in digital IFC format and tabular data in Excel files respectively. The analysis involved both analytical and FEM 3D/2D methods. In the analytical method, all digital information was collected into one Excel file database for further calculations. Once the consistent digital project database was collected, the same data was implemented into the Plaxis 3D program for FEM numerical calculations. The hall’s foundation solution used footings supported by drilled piles. Soil layer parameters were calibrated based on static pile tests during design calculations. Due to part of the hall being located in a high embankment area (about 5 meters high), consolidation analysis of cohesive soils in the area was considered. The impact of consolidation was factored into negative skin friction in the ULS pile design process. Pile geometry was tailored to existing soil conditions and weak bearing soil thickness. The final foundation geometry and pile lengths were designed to meet SLS conditions set by the structural designer and to address uneven building settlement.
PL
Projektowanie geotechniczne jest dziedziną trudną i interdyscyplinarną wykorzystującą gruntoznawstwo, mechanikę gruntów, mechanikę budowli, zjawiska reologiczne etc. Artykuł ma na celu zaprezentowanie kompleksowego rozwiązania projektowania geotechnicznego w przypadku posiadania cyfrowej informacji wielu danych projektowych pochodzących z różnych programów obliczeniowych. Praca dotyczy tematyki projektowania geotechnicznego z analizą stanów granicznych nośności i użytkowalności na przykładzie koncepcji projektowej posadowienia hali magazynowej w trudnych warunkach geotechnicznych wschodnich Niemiec. Wykorzystując informacje dotyczące warunków gruntowowodnych i układu warstw z modelu programu Leapfrog zbudowano przestrzenny model obliczeniowy podłoża w metodzie analitycznej i programie numerycznym Plaxis 3D MES bazując na blisko 400-stu wirtualnych odwiertach. Informacje na temat geometrii hali o długości 330 m i szerokości 150 m zapisana została w pliku ifc. Oddziaływania w postaci kilkunastu projektowanych kombinacji obciążeń na stopy fundamentowe z ich lokalizacją w globalnym układzie współrzędnych zostały zapisane w postaci danych tabelarycznych plików Excel. Analiza wykonywana była dwutorowo tj. z wykorzystaniem analitycznych, obliczeniowych metod empirycznych oraz obliczeniowej analizy MES 3D/2D. W metodzie analitycznej wszystkie cyfrowe informacje zostały zebrane w jedną bazę danych programu Excel, gdzie przeprowadzono dalsze obliczenia. Po utworzeniu spójnej cyfrowej bazy danych projektowych te same informacje zostały zaimplementowane do programu Plaxis 3D w celu wykonania obliczeń numerycznych MES. Rozwiązanie posadowienia hali zaprojektowano w technologii stóp fundamentowych posadowionych na palach wierconych. Na etapie obliczeń projektowych przeprowadzana została kalibracja parametrów warstw gruntowych w oparciu o badania statyczne pali. Z powodu posadowienia części geometrii hali na obszarze wysokiego nasypu (ok 5 m wysokości) w obliczeniach wykonano analizę konsolidacji gruntów spoistych występujących na projektowanym obszarze. Wpływ konsolidacji został uwzględniony w postaci tarcia negatywnego przy projektowaniu SGN pali. Geometria pali została dopasowana do panujących warunków gruntowych, miąższości warstw słabonośnych. Ostateczna geometria fundamentów hali w tym długości pali zostały zaprojektowane, aby spełnić warunek SGU narzucony przez projektanta konstrukcji oraz wyrównać nierównomierne osiadania budynku.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
During dynamic replacement, the contractor has no direct control over the length of the column and its diameter. Therefore, field trial tests performed at the beginning of the work site are extremely important. An alternative may be numerical analyses that permit modelling of column driving with variable technological parameters. The approach of combining meshed methods (FEM) and meshless methods (SPH) using the ANSYS LS-Dyna program with model calibration based on their own laboratory tests was used. A two-dimensional (2D) model was proposed in an axisymmetric state of deformation for calculations. The top layer was divided into two parts: in place of the examined largest displacements, the substrate is modelled by SPH elements and in the remaining part by FEM elements. The load-bearing layer and the pounder were modelled with FEM elements, while the backfill material was modelled with SPH elements. The analysis modelled the drop of pounder, its extraction, insertion of the backfill, and then the drop of free pounder into the crater. For the modelling an elastic-perfectly plastic model with the Mohr-Coulomb failure criterion (for soils) and rigid model (for pounder) were used. The parameters of the adopted models were selected on the basis of laboratory tests and the literature. Modelling of dynamic replacement using an elastic-perfectly plastic model with the Mohr-Coulomb failure criterion allowed for a good reflection of the initial stage of column driving associated mainly with soil failure and greater discrepancies with laboratory results for some of the remaining stages related to soil compaction.
Przewóz opakowań z politereftalanu etylenu (PET) na paletach jest obarczony coraz większym ryzykiem ich odkształcania się pod wpływem obciążenia masą kolejnych warstw butelek. Doświadczenie pokazuje, że w transporcie opakowań PET o dużej objętości (5-6 L) decydującym elementem jest wytrzymałość osiowa górnej części opakowania. Omówiono wybrane wyniki z szeroko przeprowadzonych analiz numerycznych wykonanych w celu określenia kształtu górnej części butelki PET o możliwie największej wytrzymałości osiowej w warunkach obciążeń podczas transportu. Przyjęty model numeryczny zweryfikowano doświadczalnie.
EN
A numerical anal. using the finite element method (FEM) was carried out to det. the shape of the upper part of a PET (polyethylene terephthalate) bottle with the highest possible axial strength under load conditions during transport. The adopted numerical model was verified exptl.
Przeprowadzono statyczną próbę jednoosiowego rozciągania próbek otrzymanych z PLA za pomocą druku 3D w technologii FDM. Próbki różniły się parametrami druku 3D, takimi jak rodzaj wypełnienia, gęstość wypełnienia oraz orientacja kątowa wydruku próbki. Ocenie poddano 5 wzorów wypełnienia oraz 4 orientacje kątowe kształtów, w kierunku osi X drukarki oraz pod kątem 15°, 30° i 45° względem osi X. Najlepszymi parametrami wytrzymałościowymi charakteryzowały się próbki o 100-proc. gęstości, z wzorem wypełnienia cubic i orientacją kątową 30°.
EN
A static uniaxial tensile test of specimens obtained from PLA using 3D printing in FDM technol. was carried out. The specimens differed in 3D printing parameters such as the type of filling, filling d., and the angular orientation of the sample printout. Five filling patterns and 4 angular orientations of the specimens were assessed, in the direction of the printer’s X axis, and at an angle of 15°, 30°, and 45° to the X axis. The best strength parameters were characterized by samples with 100% density, with a cubic filling pattern and an angular orientation of 30°.
W pracy przedstawiono badanie polegające na przeprowadzeniu w warunkach laboratoryjnych procesu nadawania krzywizny elementowi stalowego dźwigara łukowego stosowanego w mostach typu network arch. Badanie przeprowadzono dla elementu wykonanego z nowych grubościennych profili ze stali S460M. Podczas badania prowadzono pomiary odkształceń na zimno stali w celu weryfikacji metody nadawania krzywizny. Uzyskane wyniki z badań porównano z analizami MES.
EN
This paper presents a study involving a laboratory process for curvature of a steel arch girder element used in network arch bridges. The study was conducted for an element made of new thick-walled sections of S460M steel. During the test, cold deformation measurements of the steel were carried out to verify the curvature imparting method. The results were compared with FEM analyses.
W artykule przedstawiono proponowaną metodę szacowania stateczności skarp gruntowych narażonych na oddziaływania dynamiczne w efekcie prowadzonych w pobliżu prac. Omówiono założenia metody oraz sposób weryfikacji uzyskanych wyników metodą porównania efektów analizy MES z wynikami bezpośrednich pomiarów drgań wierzchniej płaszczyzny gruntu w pobliżu frontu prac. Proponowaną metodę zilustrowano wynikami przykładowych analiz dla dwóch różnych gruntów budujących skarpę.
EN
The paper presents a proposed method for estimating the stability of ground slopes subjected to dynamic inputs as a result of work carried out nearby. The assumptions of the method and the verification procedure of the obtained results by comparison of the effects of FEM analysis with the results of direct measurements of vibrations of the topsoil plane in the vicinity of the work front are discussed. The proposed method is illustrated with the results of exemplary analyses for two different soils forming the slope.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Połączenia są nieodzownym elementem każdej konstrukcji stalowej, ponieważ umożliwiają łatwy i szybki montaż prefabrykowanych elementów konstrukcji na budowie. Artykuł obejmuje wstępną analizę niestandardowych połączeń stalowych belek dwuteowych w porównaniu z powszechnie stosowanymi w budowlanych konstrukcjach stalowych, a także badanie dwóch schematów zamocowania belki wspornikowej oraz swobodnie podpartej metodą elementów skończonych. Badanymi parametrami były naprężenia, odkształcenia oraz początkowa sztywność obrotowa połączeń. Wyniki wykazały, że dwa z czterech zaproponowanych niestandardowych połączeń charakteryzowały się dużą efektywnością przenoszenia obciążeń oraz większą sztywnością obrotową w porównaniu z połączeniami standardowymi.
EN
Connections are an indispensable element of every steel structure because they enable easy and quick assembly of prefabricated structural elements on the construction site. The article covers the initial analysis of non-standard connections of steel I-beams in relation to commonly used connections in steel building structures. An analysis of beams with connections was carried out and a finite element test was performed for two beam mounting schemes: cantilevered and simply supported. The parameters tested were stresses, strains and initial rotational stiffness of the connections. The results showed that two of the four proposed non-standard connections were characterized by high load transfer efficiency and greater rotational stiffness compared to standard connections.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono przebieg i rezultaty badań, których celem była ocena wybranych właściwości powłok poliestrowo-szklanych stosowanych do naprawy i wzmacniania płaszczy stalowych zbiorników cylindrycznych na paliwa płynne. Na podstawie badań doświadczalnych określono ryzyko powstania delaminacji kompozytu stalowo-laminatowego na skutek działania obciążeń o charakterze dynamicznym, a także wpływ zróżnicowanej temperatury, w jakiej pracuje laminat wewnątrz zbiornika, na twardość wykonanej z niego powłoki naprawczej. Dokonano również oceny stabilności wymiarów i kształtu powłoki laminatowej w warunkach wyjątkowych, w których poddawana jest ona ekspozycji na podwyższoną temperaturę. Podjęto także próbę odpowiedzi na pytanie dotyczące wpływu zastosowania powłoki laminatowej na nośność płaszcza zbiornika wzmocnionego z jej użyciem.
EN
The article presents the course and results of research which purpose was aimed at evaluation of selected properties of polyester-glass coatings used to repair and strengthen the jackets of steel cylindrical tanks with a vertical axis for the storage of liquid fuels. Through experimental research, the issues related to the risk of delamination of the steel-laminate composite as a result of dynamic loads, as well as the impact of different temperatures at which the laminate operates inside the tank on the hardness of the laminate coating were identified. The stability of the dimensions and shape of the laminate coating in exceptional conditions where it is subjected to an exposure to elevated temperature was also assessed. An attempt was also made to answer the question about the impact of the use of a laminate coating on the load bearing capacity of the tank shell strengthened with it.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono rezultaty analiz numerycznych i badań doświadczalnych, których celem była ocena metody naprawy płaszcza wewnętrznego dwuścianowego zbiornika podziemnego powłoką laminatową, wykonaną z żywicy poliestrowej i maty szklanej. Ocena ta dokonana została w kontekście wpływu powłoki laminatowej na parametry wytrzymałościowe płaszcza wewnętrznego oraz właściwości laminatu przy jego długotrwałym kontakcie z paliwem. Wyniki badań doświadczalnych, obejmujących określenie porowatości, oznaczenie chłonności oraz ocenę palności próbek laminatu wskazały na cechy powłoki laminatowej, istotne w kontekście zagrożenia ogniowego zbiornika. Otrzymane rezultaty wskazały również na potrzebę kontynuacji prac nad rozwojem skutecznych i bezpiecznych technologii naprawy z wykorzystaniem powłok kompozytowych.
EN
The article presents the results of numerical analyses and experimental tests, the aim of which was to evaluate the method of repairing the inner shell of a double-walled underground tank with a laminate coating made of polyester resin and glass mat, in the context of the impact of this coating on the strength parameters of the inner shell as well as the properties of the laminate during its long-term use contact with fuel. The results of experimental tests, including the determination of porosity and absorption, as well as the assessment of flammability of laminate samples, indicated important features of the laminate coating in the context of the fire hazard of the tank. The results obtained also indicated the need to continue work on the development of effective and safe repair technologies using composite coatings.
The subject of the research was the detail of connection of steel pontoons which are the supporting platform of a floating building. The parameters of this asymmetrical end- plate joint with one bolt adopted at the design stage required confirmation by experimental tests and numerical analyses. The aim of the tests was to determine the ultimate load-bearing capacity of the connection, estimate its initial translational stiffness, determine the load level for planned fatigue tests and tests of a section of the platform.
PL
Przedmiotem badań było połączenie pontonów stalowych stanowiących platformę nośną budynku pływającego. Przyjęte na etapie projektowym parametry tego niesymetrycznego doczołowego połączenia na jedną śrubę wymagały potwierdzenia na drodze badań doświadczalnych i analiz numerycznych. Celem badań było określenie obciążenia granicznego połączenia, oszacowanie jego początkowej sztywności translacyjnej, ustalenie poziomu obciążenia do planowanych badań zmęczeniowych oraz badań fragmentu platformy.
Artykuł poświęcono numerycznej analizie redukcji drgań w gruncie. Omówiono zasady obliczeń skuteczności tłumienia na przykładzie sztywnej, betonowej bariery w gruncie niespoistym. Przyjęto różne częstotliwości wymuszeń harmonicznych i różne głębokości barier. Analizując uzyskane wyniki, wykazano wyraźne tendencje wpływu przyjętych zmiennych na skuteczność ekranowania drgań przez zamodelowaną barierę.
EN
The paper discusses a method for the numerical analysis of vibration reduction in soil. Using the example of a rigid concrete barrier in non-cohesive soil, the principles of damping effectiveness calculations are presented. Different harmonic excitation frequencies and different barrier depths were assumed. Analysis of the results showed clear trends in the influence of the assumed parameters on the effectiveness of vibration shielding by the modelled barrier.
Anchors of various designs are crucial, especially in mining and underground construction, where they stabilise the excavation and prevent the movement of rocks. They make it possible to control the direction of cracking during explosions, limit the dispersion of rock material and minimise damage from vibrations. The use of anchors increases the safety and efficiency of work in difficult geological conditions. The authors propose the use of modified anchor construction for the detachment of rock lumps. The paper presents the results of a numerical analysis carried out using the finite element method (FEM) on the effect of the angle of the anchor conical head of a new breakout design on the formation of the detachment crack trajectory influencing the range and, consequently, the volume of detached rock output. The analysis was carried out with a view to explaining the mechanism of separation of lumps of rock by the anchor treated as a mining tool.
Bolted end-plate joints are most commonly used in steel framed structures because they allow quick and easy assembly on the construction site. Bending moments usually occur in prestressed end-plate joints, which means that the bolt connectors may be loaded with additional forces resulting from the summation of the forces from the external load with the forces of initial prestressing of the bolts, which may even lead to the breakage of the bolts. In prestressed end-plate joints, it is important to select the appropriate bolt tightening torque so that the initial prestressing force of the bolts is sufficient to ensure adequate stiffness of the connection while ensuring safe operation. The article presents an analysis of the influence of the prestressing force of bolts in a end-plate joint on the deflection of a steel I-beam and the stress distribution. A finite element numerical analysis was performed for a standard end-plate joint with different bolt pre-stressing forces depending on the use of the bolt yield strength. The results showed that the connection does not behave linearly depending on the value of the selected bolt pre-stressing force, but the greater the force, the stiffer the connection
PL
Śrubowe połączenia doczołowe są najczęściej stosowane w konstrukcjach stalowych ramowych, ponieważ umożliwiają szybki i łatwy montaż na miejscu budowy. W stykach sprężonych połączeń doczołowych zazwyczaj występują momenty zginające, przez co łączniki śrubowe mogą być obciążone dodatkowymi siłami wynikającymi z sumowania się sił od obciążenia zewnętrznego z siłami wstępnego sprężenia śrub, co nawet może prowadzić do zerwania śrub. W sprężonych połączeniach doczołowych ważne jest dobranie odpowiedniego momentu dokręcenia śrub, tak aby siła wstępnego sprężenia śrub była wystarczająca do zapewnienia odpowiedniej sztywności połączenia, przy jednoczesnym zapewnieniu bezpiecznej eksploatacji. W artykule przedstawiono analizę wpływu siły wstępnego sprężenia śrub w połączeniu doczołowym na ugięcie stalowej belki dwuteowej oraz rozkład naprężeń. Przeprowadzono analizę numeryczną metodą elementów skończonych dla standardowego połączenia doczołowego z różnymi siłami wstępnego sprężenia śrub w zależności od wykorzystania granicy plastyczności śrub. Wyniki wykazały, że połączenie w zależności od wartości dobranej siły wstępnego sprężenia śrub nie zachowuje się liniowo, natomiast im większa siła, tym połączenie jest sztywniejsze.
W artykule przedstawiono i omówiono wyniki sprzężonej symulacji modelu obwodowego przekształtnika rezonansowego z modelem MES układu grzejnego wzbudnik-wsad dla kilku wariantów nagrzewania indukcyjnego. Ponadto, przedstawiono wpływ zastosowania w układzie grzejnym wzbudnik-wsad dodatkowego koncentratora pola magnetycznego wykonanego z materiału magnetycznie miękkiego (Fluxtrol LFM). Wsad w postaci koła zębatego został zamodelowany ze stopu stali konstrukcyjnej (C45) używanej powszechnie do produkcji tego typu elementów mechanicznych. Przekształtnik energoelektroniczny o mocy 3 kW został zamodelowany w postaci mostkowego falownika rezonansowego zasilanego z sieci 3×400 V poprzez prostownik z filtrem RC i obciążonego szeregowo-równoległym obwodem rezonansowym. W wyniku badań symulacyjnych sprzężonych modeli uzyskano rozkłady pola magnetycznego i gęstości energii na powierzchni wsadu, charakterystyki gęstości energii w płaszczyźnie poprzecznej pojedynczego zęba oraz wartości temperatury zarejestrowanej na wierzchołku zęba (w połowie jego wysokości) dla kilku wariantów pracy układu grzejnego i przyjętych w analizie częstotliwości prądu wzbudnika.
EN
This paper presents a co-simulation FEM of induction heating of gears. The co-simulation was made in ANSYS software used a circuit model (resonant inverter with MOSFET SiC transistors) and FEM model (coil, magnetic field concentrator and gear). The circuit model was built in a bridge structure of inverter with a series-parallel resonant circuit. The output power of inverter was 3 kW and the drain efficiency was equal to 96%. The co-simulation of models was made for C45 alloy steel of gear, and two type of induction heating of gear (with magnetic field concentrator and without him) at three operating frequency (MF, HF and 2F). Additionally, in this paper presents a distribution of magnetic induction in the gear, energy density in the gear, the characteristics of energy density in a single tooth on the length 8 mm and the temperature of tooth tip for two type of induction heating.
The presented article familiarizes the reader with optimizing the workplaces of ultrasonic welding machines. The essential part of the article deals with prototypes, the construction of which does not meet the requirements for production, economy, and functionality. The experimental analysis runs pointed out shortcomings and inaccuracies. The developer's team used one of the well-known optimization and design methods to solve this issue. It is the TRIZ method (Creating and solving creative assignments). The mentioned method combines two powerful tools into one whole. Specifically, it is the Function and Cost Analysis (FNA) and the algorithm for solving creative assignments (ARIZ). The manuscript describes the use of the method for a more straightforward solution to problematic parts of the structure. The result of the optimization process is a new, improved structure whose properties were confirmed in terms of stiffness by simulation in the ANSYS Workbench program. The applications of optimized parts will also be used in other similar devices. The research will follow up with the design of a new series of ultrasonic welding machines in the future.
In this paper, an approach for a two-and-half-dimensional (2.5D) finite element method (FEM)-based analysis, or quasi-threedimensional (3D) FEM analysis, of an axial flux machine is discussed. By cutting the 3D model laterally and thereby creating cylindrical surface cuts, the 3D model can be split into several cylindrical surfaces. Transforming those cylindrical cuts into planes leads to a layer-based two-dimensional (2D) model with different radii for each layer. By integrating over all lateral surface cuts, the results for the entire axial flux machine can be determined. In comparison to the simulation of a full 3D FEM model, the simulation of the proposed 2.5D model is much faster. To validate the approach, the two main types of axial flux machines are simulated with both 3D-FEM-based model and 2.5D-FEM-based approach, and the results are presented in this paper.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.