Projektowanie metodą SADSF i analizy własności sprężystych i zmęczeniowych pasm rozciąganych z otworem

• Autorzy: Markiewicz I.

Warianty tytułu

EN

Application of SADSF method to design and analyses of elastic and fatigue properties of tensioned strip with hole

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca przedstawia rezultaty projektowania metodą SADSF oraz wyniki liniowych analiz MES i szacowania trwałości zmęczeniowej metodą odkształceń lokalnych pasm rozciąganych z otworem w części centralnej. Podstawowym celem pracy jest potwierdzenie przydatności metody SADSF, która zakłada warunek wyrównanego wytężenia w stanie granicznym, do projektowania elementów pracujących w zakresie sprężystym i przy obciążeniach zmiennych w czasie. Metoda SADSF bowiem, jako jedna z niewielu, pozwala efektywnie rozwiązywać zadania projektowania nawet bardzo złożonych konstrukcji. Może być tym samym konkurencyjna dla bardzo zaawansowanych metod tzw. optymalizacji topologicznej. Metoda SADSF, w odróżnieniu od nich, nie wymaga stosowania pracochłonnych procedur optymalizacyjnych i może być z łatwością wykorzystana w projektowaniu inżynierskim. Co więcej można ją stosować już w chwili, gdy dane są tylko warunki brzegowe. Z użyciem metody SADSF zbudowano całą serię rozwiązań pasm spełniających założone warunki brzegowe i posiadających otwór w części centralnej. Przeprowadzone analizy potwierdziły dobre własności zaprojektowanych elementów, a otrzymane rozwiązania wskazały takie sposoby ich konstruowania, które dają niskie koncentracje naprężenia i dużą trwałość zmęczeniową.

EN

The paper presents the results of design, by the SADSF method, of tensioned strips with holes in the central part, and the results of linear FEM analyses. Estimation of fatigue life by local strain method is also presented. The essential aim of the work is to confirm the usefulness of the SADSF method, which assumes the condition of equalized effort in limit state, to designing elements working in elastic rage, and subjected to loads variable in time. The SADSF method is one of few methods which make it possible to effectively solve the design problems, also in the cases of very complex structures. Then, it can be competitive to very advanced methods of the so-called topology optimization. The SADSF method, unlike the latter ones, does not require applying laborious optimization procedures, and can be easily used in engineering design. Moreover, it can be applied already at the moment when only boundary conditions are known. Using the SADSF method, we have constructed a whole series of solutions of strips having a hole in the central part, which satisfy the assumed boundary condition. The carried-out analyses have confirmed good qualities of the designed elements, and the obtained solutions have shown how to select such design methods, which give low stress concentration and high fatigue life.

Słowa kluczowe

PL

projektowanie; nośność graniczna; analiza MES; analiza zmęczeniowa

EN

design; limit analysis; FEA; fatigue analysis

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 1
• Strony: 4--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Markiewicz I.

• Katedra Mechaniki Politechnika Świętokrzyska Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7 25-314 Kielce, Polska,

Bibliografia

• 1. Bendsoe M P, Sigmund O. Topology Optimization: Theory, Methods, and Applications, Springer, 2003.
• 2. Bodaszewski W, Szczepiński W. Kształtowanie elementów konstrukcji metodą nieciągłych pól naprężeń. Warszawa: BEL Studio, 2005; PWN, 2006.
• 3. Bodaszewski W, Rozenau A, Orzechowski T. Dissipation fields of the energy of plastic flow in elements shaped by the SADSF method. XVII Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego 1998.
• 4. Bodaszewski W. Ujęcie aplikacyjne metody SADSF. Konstruowanie pól o wielkim stopniu złożoności. Int. J. Mechanics and Mechanical Engineering 2003; 6.
• 5. Cea J, Garreau S, Guillaume P, Masmoudi M. The shape and topological optimizations connection. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 2000; 188: 713-726.
• 6. Dietrich L, Miastkowski J, Szczepiński W. Nośność graniczna elementów konstrukcji. Warszawa: PWN, 1970.
• 7. Erickson P E, Riley W F. Minimizing Stress Concentrations Around Circular Holes in Uniaxially Loaded Plates. Experimental Mechanics 1978; 18(3): 97-100.
• 8. Glinka G, Jakubczak H. Fatigue Software Package FALIN, Stress and Fatigue-Fracture Design Inc. (SaFFD, Inc.).
• 9. Gomoliński P. Komputerowo wspomagane projektowanie elementów konstrukcji z wykorzystaniem kryterium nośności granicznej. Warszawa: Politechnika Warszawska 1995, rozprawa doktorska.
• 10. Markiewicz I. Numeryczne wyznaczanie statycznie dopuszczalnych układów linii nieciągłości naprężeń w polach granicznych, spełniających warunek plastyczności Hubera-Misesa. Warszawa: Politechnika Warszawska 1996, rozprawa doktorska.
• 11. Markiewicz I, Bodaszewski W, Glinka G. Global and Local Design Method for Fatigue Resistant Structures. SAE Transactions, Journal of Materials and Manufacturing 2003; 5(112): 467-477.
• 12. Markiewicz I. Analysis of Hole Arrangement in Tensile Plate by Means of The SADSF Method and Fatigue Life Predictions. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2009; 3(43): 24-31.
• 13. Sobczykiewicz W, Glinka G, Jakubczak H. Fatigue Design of Earthmoving Machines. International Symposium on Fatigue Design 1992.
• 14. Szczepiński W. Projektowanie elementów maszyn metodą nośności granicznej. Warszawa: PWN, 1968.
• 15. Szczepiński W, Szlagowski J. Plastic Design of Complex Shape Structures. Warszawa-Chichester: Ellis Horwood & PWN, 1990.
• 16. Szlagowski J. Metodyka kształtowania wytrzymałościowego elementów konstrukcji wg kryterium nośności granicznej. Warszawa: Prace IPPT PAN 1990; 25.
• 17. Tran D, Nguyen V. Optimal hole profile in a finite plate under uniaxial stress by finite element simulation of Durelli’s photoelastic stress minimization method. Finite Elements in Analysis and Design 1999; 32: 1-20.
• 18. Wilczyński B. Shape optimisation for stress reduction around single and interacting notches based on the fictitious stress method. Engineering Analysis with Boundary Elements 1997; 19: 117-128.
• 19. Witryna internetowa www.sadsf.net.
• 20. Zowczak W. Projektowanie wytrzymałościowe metodą linii poślizgu. Kielce: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, 2004.