Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Gasiak Grzegorz, Achtelik Henryk, Konieczny Mateusz

Inżynieria Materiałowa

|

2021

|

Vol. 42, nr 1

7--15

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.

2

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

Konieczny Mateusz, Gasiak Grzegorz

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2019

|

z. 91 [299], nr 1-2

41--52

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.

3

Wpływ warunków brzegowych na identyfikację obszarów maksymalnych naprężeń w kołowych płytach perforowanych obciążonych siłą skupioną

Konieczny Mateusz, Achtelik Henryk, Gasiak Grzegorz

Modelowanie Inżynierskie

|

2019

|

T. 40, nr 71

34--43

PL

W pracy dokonano analizy wpływu warunków brzegowych na lokalizację obszarów koncentracji naprężeń w kołowej osiowosymetrycznej płycie perforowanej, swobodnie podpartej oraz utwierdzonej i obciążonej siłą skupioną Pi w środku geometrycznym płyty. Do obliczeń numerycznych zastosowano program metody elementów skończonych Femap. Badana płyta o średnicy D = 300 mm posiadała otwory na dziesięciu okręgach. Na pierwszym okręgu wewnętrznym płyta posiadała otwory o średnicy d₁ = 3,5 mm, a na dziesiątym zewnętrznym okręgu otwory o średnicy d₁₀ = 20,5 mm. Wyniki obliczeń numerycznych dla płyty swobodnie podpartej były porównywane z wynikami uzyskanymi dla płyty utwierdzonej. W przypadku płyty swobodnie podpartej maksymalna koncentracja naprężeń wystąpiła w strefie S8 i wynosiła Cred max = 217,20 MPa. Natomiast w płycie o brzegach utwierdzonych maksymalna wartość wystąpiła w strefie S8 i wynosiła Cred max = 183,50 MPa. W pracy również dokonano weryfikacji wyników obliczeń numerycznych z wynikami uzyskanymi doświadczalnie. Różnice pomiędzy wynikami obliczeń numerycznych stanu naprężeń i uzyskanymi doświadczalnie nie przekroczyły 10%.

EN

The paper analyzes the influence of boundary conditions on the location of stress concentration zones in a circular axisymmetric perforated plate, simply supported and fixed and loaded with concentrated force Pi in the geometric center of the plate. The finite element method program Femap was used for numerical calculations. The test plate with diameter D = 300 mm had holes in ten circles. On the first inner circle, the plate had holes with diameter d₁ = 3.5 mm, and holes on the tenth outer circle with diameters 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 8 and was Cred max = 217,20 MPa. However, in the plate with fixed edges, the maximum value occurred in zone 8 and was Cred max = 183,50 MPa. The work also verified the results of numerical calculations with the results obtained experimentally. The differences between the results of numerical calculations of the state of stress and those obtained experimentally did not exceed 10%.

4

Lokalizacja stref spiętrzenia naprężeń w płycie sitowej wymiennika ciepła

Konieczny Mateusz, Gasiak Grzegorz

Modelowanie Inżynierskie

|

2019

|

T. 39, nr 70

49--55

PL

W pracy przedstawiono numeryczną metodę wyznaczania obszarów maksymalnych naprężeń w okrągłej osiowo- symetrycznej płycie sitowej wymiennika ciepła, utwierdzonej na całym obwodzie oraz w otworach i obciążonej ciśnieniem hydrostatycznym q na całej powierzchni płyty. Do obliczeń numerycznych zastosowano program metody elementów skończonych Femap. Badana płyta o średnicy D = 899 mm i grubości h = 6 mm. Płyta posiadała 118 otworów w tym 116 otworów o średnicy d₁ = 53 mm oraz 2 otwory o średnicy 88,9 mm. Najbardziej niebezpieczne miejsce w okrągłej osiowosymetrycznej płycie sitowej, gdzie występuje największa koncentracja naprężenia, istnieje w strefie SI przy średnicy otworów d₁ = 53 mm oraz d₂ = 88,9 mm. Naprężenie redukowane w tym przypadku wynosi σσred max = 382,1 MPa (punkt o współrzędnych x,y,z [mm], tj. P₁[390,2;84,2;5,5]).

EN

The paper presents a numerical method to determining of maximum stresses zones in a circular axisymmetric perforated plate of the heat exchanger, fixed on the entire circumference and in openings and loaded with hydrostatic pressure q on the entire surface of the plate. The finite element method program Femap was used for numerical calculations. Test plate with a diameter of D = 899 mm and thicknes of h = 6 mm. The plate had 118 holes, including 116 holes with a diameter d₁ = 53 mm and two holes with a diameter of dz = 88.9 mm. The most dangerous place in the round axisymmetrical perforated plate, where the highest stress concentration occurs, exists in zone SI with the hole diameter d₁ = 53 mm and d₂ = 88.9 mm. The reduced stress in this case is σσbred max = 382,1 MPa (point with the coordinates x,y,z [mm], i.e. P₁[390.2,84.2,5.5]).

5

Research of maximum stresses zones in circular perforated plates made of S235JR steel loaded with concentrated force

Konieczny Mateusz, Achtelik Henryk, Gasiak Grzegorz

Inżynieria Materiałowa

|

2019

|

Vol. 40, nr 2

53--60

EN

The paper proposes a numerical approach to determining the internal forces in a circular perforated plate loaded with concentrated force Pi applied in the geometric centre of the plate. The finite element method program Femap was used for numerical calculations. The test plate with diameter D = 300 mm has holes in ten circles. The plate made of S235JR steel has holes with diameter d1 = 3.5 mm on the first inner circle, and holes on the tenth outside circle have a diameter d10 = 20.5 mm. The plate of the above geometry was simply supported and loaded with different values of concentrated force. By means of numerical calculations using the finite element method, the coordinates of concentration zones of reduced stress in the perforated plate were determined. These zones were located on the plate bridges between perforation holes. The most hazardous place in the analysed perforated plate is associated with the 8 zone with the hole radius d3 = 5.0 mm at the circle radius R3 = 33.0 mm, where the highest stress concentration occurs. In this zone, the reduced stress is σred max = 217.20 MPa (point with the coordinates x, y, z [mm], i.e. P2[5.2; 30.6; 4.5]). The results of numerical calculations were verified with experimental results. The differences between the results of numerical calculations of the state of stress and those obtained experimentally did not exceed 10%.

PL

Współczesne konstrukcje inżynierskie charakteryzuje obniżenie współczynnika bezpieczeństwa, dlatego obliczenia wytrzymałości, sztywności i stateczności cienkościennych elementów konstrukcji nabierają coraz większego znaczenia we wszystkich gałęziach techniki, a szczególnie takich jak inżynieria chemiczna. Istnieje wiele zastosowań płyt perforowanych, np. w zbiornikach ciśnieniowych, aparaturze chemicznej (ściany sitowe wymienników ciepła), rafineriach ropy naftowej, budowie samolotów i statków kosmicznych, jednostkach powietrznych, robotach, kontenerach transportowych, taśmociągach skrzynkowych lub jako elementy przesiewaczy materiałów sypkich, które mogą być poddane obciążeniu zmieniającemu się w czasie. Tego typu dźwigary (płyty perforowane) mogą również pełnić rolę płyt montażowych, w których wykonano otwory z różnych względów eksploatacyjnych. Celem pracy jest lokalizacja stref, w których występują maksymalne naprężenia w okrągłej osiowosymetrycznej płycie perforowanej swobodnie podpartej i obciążonej siłą skupioną Pi przyłożoną w środku geometrycznym płyty. Badania obszarów koncentracji naprężeń wykonano numerycznie metodą elementów skończonych.

6

Analysis the state of stress in a stainless steel plate with stress concentrator in the form of circular hole

Konieczny Mateusz, Achtelik Henryk, Gasik Grzegorz

Inżynieria Materiałowa

|

2019

|

Vol. 40, nr 6

146--153

EN

The paper presents an analytical, numerical and experimental analysis of the state of stress in a plate with stress concentrator in the form of circular hole subjected to uniaxial tension. This type of the plate have found wide spread applications in the field of aerospace, marine and automobile engineering. The maximum difference in the values of reduced stresses calculated analytically in relation to the results obtained experimentally was δσa red = –19.74%. However, the maximum difference in the values of reduced stress calculated numerically using the finite element method (FEM) with the ANSYS program in relation to the results obtained experimentally δσn red = –31.86%, The study showed that the analytically calculated and numerically determined stresses are lower than the stresses obtained experimentally, which results in less operational safety of the structural element. However, the numerical method in the form of the finite element method becomes, in the case of a very complicated element shape, the only method for determining the magnitude and distribution of stresses near the notch in the designed element.

PL

Celem pracy jest analityczna, numeryczna oraz eksperymentalna analiza stanu naprężenia w tarczy z koncentratorem naprężeń w postaci otworu kołowego o średnicy d poddanej jednoosiowemu rozciąganiu siłą Pi i na tej podstawie zlokalizowanie stref spiętrzenia naprężeń.