Analytical approach to determining the state of stress in a two-layer perforated plate loaded perpendicular to its surface

• Autorzy: Gasiak Grzegorz , Achtelik Henryk , Konieczny Mateusz

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2021.1.1

Warianty tytułu

PL

Analityczne podejście do wyznaczania stanu naprężenia w dwuwarstwowej płycie perforowanej obciążonej prostopadle do jej powierzchni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper proposes a mathematical approach to the problem of determining the state of stress in two-layer circular perforated plates, loaded symmetrically with respect to the axis passing through the center of the plate, perpendicular to its central surface. The mathematical algorithm presented in the work enables engineers to estimate the state of stress in a two-layer perforated plate using analytical compounds. The presented mathematical relationships can also be used to assess the state of stress in plates consisting of a larger number of layers and subjected to other loading methods.

PL

W artykule zaproponowano matematyczne podejście do problemu wyznaczania stanu naprężenia w dwuwarstwowych kołowych płytach perforowanych, obciążonych symetrycznie względem osi przechodzącej przez środek płyty, prostopadłej do jej środkowej powierzchni. Przedstawiony w pracy algorytm matematyczny umożliwia inżynierom oszacowanie stanu naprężenia w dwuwarstwowej płycie perforowanej za pomocą związków analitycznych. Przedstawione zależności matematyczne można również wykorzystać do oceny stanu naprężenia w płytach o większej liczbie warstw i poddanych innym sposobom obciążenia.

Słowa kluczowe

EN

perforated plate; analytical calculations; circumferential stress; radial stress; equivalent von Mises stress

PL

płyta perforowana; obliczenia analityczne; naprężenie obwodowe; naprężenia promieniowe; naprężenie zredukowane

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 42, nr 1
• Strony: 7--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Gasiak Grzegorz

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. St. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

• https://orcid.org/0000-0003-1830-6772+

autor

Achtelik Henryk

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. St. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

autor

Konieczny Mateusz

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. St. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

• https://orcid.org/0000-0002-7080-2936+

Bibliografia

• [1] Kirsche E.: Die theorie der elastizitat und die bedurfnisse der festigkeitslehre. Zeitschrift des Vereines Deuccher Ingenieure (1898) 797–807.
• [2] Ryś J.: Stan naprężeń, odkształceń, nośność sprężysta oraz sztywność tarczy z trzema otworami. Czasopismo Techniczne 10 (1979) 8–14 (in Polish).
• [3] Achtelik H., Gasiak G., Grzelak J.: Strength tests of axially symmetric perforated plates for chemical reactors. Part 1. The simulation of stress state. International Journal of Pressure Vessels and Piping 85 (2008) 248–256.
• [4] Timoschenko S., Woinowsky-Krieger S.: Theory of plates and shells. McGraw-Hill, New York (1959).
• [5] Gasiak G., Sojka M.: Wytężenie perforowanych płyt o brzegach prostoliniowych obciążonych równomiernie na całej powierzchni. XXII Sympozjon PKM, Gdynia–Jurata 2005, t. 2, Akademia Morska w Gdyni (2005) 423–440 (in Polish).
• [6] Urbanowski W.: Wytrzymałościowe obliczenie płyty sitowej w wymienniku ciepła. Zeszyty Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika 3 (1956) 63-97 (in Polish).
• [7] Niezgodzinski M.E.: Obliczenia den w zbiornikach ciśnieniowych. Przegląd Mechaniczny 18 (1977) (in Polish).
• [8] Niezgodzinski M.E.: Obliczenie den sitowych zbiorników ciśnieniowych. Przegląd Mechaniczny 3 (1973) (in Polish).
• [9] Niezgodziński M.E., Zwoliński W.: Obliczenie den sitowych usztywnionych przez płaszcz zbiornika. Przegląd Mechaniczny 8 (1973) (in Polish).
• [10] Horvay G.: The plane. Stress problem of perforated plates. ASME Journal of Applied Mechanics 74 (1952) 355–360.
• [11] Gomez E., Ruiz R., Wilson R.: Asme section III stress analysis of a heat exchanger tubesheet with a misdrilled hole and irregular or thin ligaments. Proceedings of the ASME 2013 Pressure Vessels and Piping Conference July 14th–18th, Paris, France (2013) 1–8.
• [12] Bijak-Żochowski M.: Przybliżona metoda określania zastępczych parametrów sprężystych i naprężeń przy zginaniu grubych płyt perforowanych. Archiwum Budowy Maszyn XX (2) (1973) 256–273 (in Polish).
• [13] Jaroniek M.: Badanie elementów perforowanych oraz zastosowanie modelu akrostruktury do obliczeń płyt. Archiwum Budowy Maszyn XXVII (4) (1980) 449–462 (in Polish).
• [14] Dworak J.: Stress concentration in a perforated plate. Bull. Acad. Polon. 12 (4) (1964) 187–194.
• [15] Dvorak J.: Napĕti v desce oslabene čtvercovou mřiži kruhovych otvorů. Aplik. Mat. 3 (8) (1963) 180–196.
• [16] Konieczny M., Achtelik H., Gasiak G.: Research of maximum stresses zones in circular perforated plates made of S235JR steel loaded witch concentrated force. Materials Engineering 2 (228) (2019) 39–46.
• [17] Kurek A., Niesłony A., Szulc Z.: Uwzględnienie grubości materiału nakładanego plateru w projektowaniu aparatury procesowej wykonanej z materiałow platerowanych metodą wybuchową. Przegląd Mechaniczny 12 (2013) 22–27 (in Polish).
• [18] Konieczny M., Achtelik H., Gasiak G.: Research of stress distribution in the cross-section of a bimetallic perforated plate perpendicularly loaded with concentrated force. Frattura ed Integrità Strutturale 55 (2021) 241–257.
• [19] Konieczny M., Achtelik H., Gasiak G.: Experimental analysis of the state of stress in a steel. Titanium perforated plate loaded with concentrated force. Frattura ed Integrità Strutturale 55 (2021) 277–288.
• [20] Data from Explomet Company research (Z.T.W. EXPLOMET, Gałka, Szulc, Sp. j. ul. Oświęcimska 100H, 45-641 Opole, Poland).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).