Badanie wpływu zamocowania kołowej płyty perforowanej na koncentrację naprężenia w warunkach działania ciśnienia hydrostatycznego

• Autorzy: Konieczny Mateusz , Gasiak Grzegorz

Identyfikatory

DOI

10.7862/ rm.2019.04

Warianty tytułu

EN

Influence fixing mannor for circular perforated plates on stress concentration hydrostatic pressures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zamieszczono wyniki analizy wpływu warunków brzegowych wynikających z zamocowania na lokalizację stref koncentracji naprężenia w kołowej płycie perforowanej. Rozpatrzono dwa przypadki zamocowania, tj. płytę swobodnie podpartą oraz utwierdzoną. Obciążenie przyjęto w postaci ciśnienia hydrostatycznego. Obliczenia numeryczne prowadzono przy użyciu programu metody elementów skończonych Femap. Płyta posiadała otwory rozmieszczone na dziesięciu okręgach. Na pierwszym okręgu wewnętrznym płyta miała otwory o średnicy 3,5 mm, a na dziesiątym zewnętrznym okręgu otwory o średnicy 20,5 mm. Wyniki obliczeń numerycznych dla płyty swobodnie podpartej porównano z wynikami uzyskanymi dla płyty utwierdzonej. W przypadku płyty swobodnie podpartej maksymalna koncentracja naprężenia wystąpiła w strefie siódmej i była równa 182,30 MPa. Z kolei w płycie o brzegach utwierdzonych maksymalną wartość 71,40 MPa odnotowano w strefie 1.

EN

The paper presents the influence of boundary conditions on the location of stress concentration zones and theirs values employing a circular axisymmetric perforated plate, simply supported and fixed and loaded with hydrostatic pressure. The finite element method offered by the Femap software was used for numerical calculations. The test plate with diameter D = 300 mm had ten holes. On the first inner measuring circle, the plate had openings with diameter d1 = 3,5 mm and holes on the tenth outside circle with diameter d10 = 20,5 mm. The results of numerical calculations for a plate with simply supported were compared with the results obtained for the fixed plate. In the case of a simply supported plate, the maximum stress concentration occurred in zone 7 and was represented by value of σeq max = 182,30 MPa. In the case of plate with bounded edges, the maximum value of stress occurred in zone 1 and was equal to σeq max = 71,40 MPa.

Słowa kluczowe

PL

płyta kołowa; płyta perforowana; swobodne podparcie; utwierdzenie; naprężenie efektywne; obliczenia numeryczne

EN

circular plate; perforated plate; simply supported; fixed; equivalent stress; numerical calculation

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2019
• Tom: z. 91 [299], nr 1-2
• Strony: 41--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Konieczny Mateusz

• Politechnika Opolska, ul. S. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

autor

Gasiak Grzegorz

• Politechnika Opolska

Bibliografia

• [1] Chudzik A., Świnarski J.: Effect of changes in the thickness of a perforated plate of the heat exchanger on its structural stability, J. Theor. Appl. Mech., 42 (2004) 325-334.
• [2] Achtelik H., Gasiak G., Grzelak J.: Strength tests of axially symmetric perforated plates for chemical reactors: Part 1 – The simulation of stress state, Int. J. Pressure Vessels Piping, 85 (2008) 248-256.
• [3] Achtelik H., Gasiak G., Grzelak J.: Strength tests of axially symmetric perforated plates for chemical reactors: Part 2 – Experiments, Int. J. Pressure Vessels Piping, 85 (2008) 257-264.
• [4] Achtelik H., Gasiak G., Grzelak J.: Wytężenie i nośność płyt perforowanych obciążonych osiowosymetrycznie, Studia i Monografie, z. 171, OW PO, Opole 2005.
• [5] Achtelik H., Gasiak G., Sojka M.: Topografia trwałości zmęczeniowej kwadratowych płyt perforowanych przy obciążeniach cyklicznych, XXI Symp. Zmęczenie i Mechanika Pękania, Bydgoszcz 2006, ss. 13-21.
• [6] Chudzik A., Niezgodziński T.: Badania płyt perforowanych z wtłoczonymi rurkami, XIX Symp. Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego, Jachranka 2000, ss. 410-415.
• [7] Niezgodziński M.E.: Obliczanie grubości ścian sitowych w zbiornikach ciśnieniowych, Przegląd Mechaniczny, z. 3 (1973) 102-105.
• [8] Niezgodziński M.E., Zwoliński W.: Obliczanie den sitowych usztywnionych przez płaszcz zbiornika, Przegląd Mechaniczny, z. 8 (1973) 273-275.
• [9] Cepkauskas M., Yang J.: Equivalent properties for perforated plates – an analytical aproach, 18th Int. Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology, Beijing, 2005, pp. 1225-1235.
• [10] Meijers P.: Refined theory for bending and torsion of perforated plates. J. Pressure Vessels Technol., 108 (1986) 425-429.
• [11] Ledwoń W., Achtelik H.: Experimental analysis of the state of stress of the axisymetric perforated plateds loaded with hydrostatic presure, Proc. 13th Int. Sci. Conf., Wrocław 2016, pp. 331-341.
• [12] Marne R.A.: Stress analysis of a perforated plate through experimental and computational methods, Int. Eng. Res. J., 1 (2015) 482-487.
• [13] Baaijens F.P.T., Brekelmans W.A.M., Van Rens B.J.E.: Homogenization of the elastoplastic behavior of perforated plates, Computer Structures, 69 (1998) 537-545.
• [14] Dharmin P., Khushbu P.: A Review on stress analysis of an infinite plate with cut-outs, Int. J. Sci. Res. Publications, 2 (2012) 2250-3153.
• [15] Minguez J.M., Vogvell J.: Plater with holes under laternal load pressure. Eng. Failure Analysis, 4 (1998) 299-315.
• [16] Nakayama Y., Kodama A.: FEM analysis on elastic-plastic deformation of perforated sheets, Metals Mater., 4 (1998) 319-321.
• [17] Purba R., Bruneau M.: Finite-Element investigation and design recommendations for perforated steel plate shear walls, J. Structural Eng., 11 (2009) 1367-1376.
• [18] Shaterzadeh A., Behzad H., Shariyad M.: Stability analysis of composite perforated annular sector plates under thermomechanical loading by finite element method, Int. J. Structural Stability Dynamics, 18 (2010) 18501100.
• [19] Wastar S.D., Bharule A.: Stress analysis of finite plate with special shaped cutout, I. J. Sci. Eng. Res., 3 (2014) 2347-3878.
• [20] Al-Hassami T.S., Karami K., Webb D.C.: Use of FEM in performance assessment of perforated plates subject to general loading conditions, J. Presure Vesels Piping, 64 (1995) 137-152.
• [21] Andh U., Chavan S., Kulkarni S., Khurd S.: Stress analysis of perforated plates under uniaxial compression using FEA and photoelasticity, Int. Res. J. Eng. Technol., 3 (2016) 239-244.
• [22] Gasiak G., Ledwoń W.: Analiza numeryczna stanu naprężenia i ugięcia płyt perforowanych obciążonych siłą skupioną, Górnictwo odkrywkowe, Opole 2014, ss. 250-253.
• [23] Gasiak G., Ledwoń W.: Stan naprężenia i przemieszczenia prostokątnych płyt perforowanych poddanych obciążeniu normalnemu, Konf. Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych, Zakopane 2014, ss. 69-70.
• [24] Ledwoń W.: Numerical analysis of stress state and sag perforated plates loaded pressure introduction, Logistyka, 4 (2014) 9391-9396.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).