Podczas badań numerycznych problemu eksploatacji uszczelnień szczelinowych dwupierścieniowych określono warunki pracy uszczelnienia wpływające na zachowanie stabilności statycznej i dynamicznej zespołu wirującego przy utrzymaniu podstawowej funkcji uszczelnienia, separacji przestrzeni o różnych ciśnieniach.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Hałas na stanowiskach pracy wciąż jest głównym zagrożeniem dla pracowników zakładów przemysłowych. Zastosowanie obudów i barier dźwiękoizolacyjnych w celu ograniczania tego zagrożenia nie zawsze jest możliwe lub wystarczające. Stosunkowo nowym i obiecującym sposobem redukcji hałasu jest wykorzystanie metamateriałów akustycznych, które przekierowują bądź pochłaniają falę dźwiękową, a najwyższą skuteczność wykazują przy częstotliwości bliskiej częstotliwości rezonansowej. Metamateriały akustyczne służą przede wszystkim do redukcji hałasu wąskopasmowego. W artykule przedstawiono ich modele numeryczne, które posłużyły do wyznaczenia częstotliwości rezonansowych. Symulacje przeprowadzono w dwóch różnych programach przeznaczonych do analizy metodą elementów skończonych (MES). Otrzymane wyniki wskazują, że metamateriał o strukturze tunelowej z umieszczonymi wewnątrz rezonatorami Helmholtza może redukować hałas w kilku pasmach częstotliwości (w zakresie średnio- i wysokoczęstotliwościowym) oraz w większym stopniu niż metamateriał o strukturze tunelowej bez rezonatorów.
EN
Noise in workplace environments is still the main risk factor for workers in industrial plants. The use of sound insulation enclosures and soundproof barriers to reduce this risk is not always possible or sufficient. A relatively new solution used to reduce noise are acoustic metamaterials that redirect or absorb the sound wave, and show the highest efficiency at frequencies close to the resonant frequency. They are primarily used for narrowband noise. The article presents the developed numerical models which were used to determine the resonant frequencies. Simulations were performed in two different programs based on finite element method (FEM). The obtained results indicate that the tunnel structure with Helmholtz resonators placed within can suppress the noise in several frequency bands (mid-frequency and high-frequency range) and to a greater extent than tunnel structures without resonators.
The process of designing a longwall powered support is extremely complex and requires many operations related to the creation of a complete machine. The powered support section is one of the basic elements of the longwall system. The implementation of the support that meets the guidelines of the manufacturer and user, requires an endurance analysis at the design stage conducted according to the regulations in force. The main objective of the research was to perform the analysis of the ultimate strength of selected elements of the designed powered support section. The research was carried out with the use of special software that uses the finite element method. The article presents the analysis of the strength limits done with the help of the finite element method, determining the strength of selected elements of the longwall support section. The solutions proposed included changes in the structure and properties of the material in the design process. The aim of the proposed solution was to obtain a model with strength value that meets safety standards. The research results are a valuable source of knowledge for designers. Solutions of this type set examples for spatial models of the longwall support section being designed nowadays. The analysis presented in the article, together with the results of the research and the conclusions resulting from them, may improve the safety and effectiveness of powered supports.
PL
W artykule przedstawiono badania, których celem jest analiza wytrzymałości granicznych konstrukcji obudowy zmechanizowanej. Przeprowadzono je z wykorzystaniem metody elementów skończonych. W oparciu o wyniki badań zaproponowano model spełniający normy bezpieczeństwa.
The economical combustion of gas fuel implies that it takes place with a minimum coefficient of excess air and minimal losses. Constructive, aerodynamic and physical factors have a determining influence on the completeness of combustion and the conditions of ignition. Using the ANSYS software program, the main characteristics of the combustion process in the cylindrical mixing section of a flat flame injection burner are investigated through computer simulation. A geometric model was created on which it is possible to study both straight and rotating jets. The possibility of numerically investigating the combustion of gaseous fuel (C3H8) in a confined air flow produced by injection is considered. A k-ε model of turbulence was used, which is based on the equation for turbulent kinetic energy and its dissipation rate. The purpose of the work is to study and analyze the changes and distribution of temperature and speed as well as the concentration of nitrogen oxides and carbon monoxide along the axis of the combustion chamber. The results are presented for the angles of inclination of the nozzles of 45° and 0°. Based on these, an analysis was made, where it was found that with the increase in the degree of rotation, the absolute values of the temperature increase and the change in the mass concentration of the fuel along the length of the mixing section can be used to regulate the combustion process. The created numerical model can be successfully used to determine the main parameters of the burner under the same initial conditions, changing the angle of inclination of the nozzles. The obtained results can be considered as a basis for further research related to increasing the efficiency of the combustion process and lowering the harmful emissions produced by it.
PL
Ekonomiczne spalanie paliwa gazowego oznacza, że odbywa się ono przy minimalnym współczynniku nadmiaru powietrza i minimalnych stratach. Czynniki konstrukcyjne, aerodynamiczne i fizyczne mają decydujący wpływ na kompletność spalania i warunki zapłonu. Za pomocą programu ANSYS, używając symulacji komputerowej, badano główne charakterystyki procesu spalania w cylindrycznej sekcji mieszania palnika wtryskowego z płaskim płomieniem. Powstał model geometryczny, na którym można badać zarówno strumienie proste, jak i wirujące. Rozważa się możliwość numerycznego badania spalania paliwa gazowego (C3H8) w zamkniętym strumieniu powietrza wytworzonym przez wtrysk. Zastosowano model turbulencji k-ε, który opiera się na równaniu energii kinetycznej turbulencji i szybkości jej rozpraszania. Celem pracy jest badanie i analiza zmian i rozkładu temperatury, a także prędkości oraz stężenia tlenków azotu i tlenku węgla wzdłuż osi komory spalania. Wyniki przedstawiono dla kątów nachylenia dysz 45° i 0°. Na ich podstawie przeprowadzono analizę, w której stwierdzono, że wraz ze wzrostem stopnia rotacji można wykorzystać wartości bezwzględne wzrostu temperatury i zmiany stężenia masowego paliwa na długości odcinka mieszania, do regulacji procesu spalania. Stworzony model numeryczny można z powodzeniem wykorzystać do wyznaczenia głównych parametrów palnika w tych samych warunkach początkowych, zmieniając kąt nachylenia dysz. Uzyskane wyniki można traktować jako podstawę do dalszych badań związanych ze zwiększeniem wydajności procesu spalania i obniżeniem wytwarzanych przez niego szkodliwych emisji.
The usage of geocell reinforcement for foundations supported on weak soil has been increased these days. The purposed study uses FEM-based ABAQUS software to analyse the behaviour of square footing supported on geocell reinforced sands subjected to static vertical loading. Numerical analysis was performed to find the optimum combination of the different geometric parameters of the geocell reinforcement. Three distinct types of sands were employed in the study with relative densities of 30%, 50%, and 70%. The geometric parameters of the geocell, such as the placement depth of geocell (u), the width (b), and the height (h) of the geocell, were modified in relation to the footing width (B) to access the optimum combination ratios. The inclusion of the geocell reinforcement increases the load-carrying capacity up to 5-6 times compared to unreinforced sand. The results obtained from the numerical analysis were intended to correlate well with the experimental data available in the literature.
The aim of the present numerical study was to analyse the pressure settlement behaviour and bearing capacity of asymmetric plus shaped footing resting on loose sand overlying dense sand at varying embedment depth. The numerical investigation was carried out using ABAQUS software. The effect of depth of embedment, friction angle of upper loose and lower dense sand layer and thickness of upper loose sand on the bearing capacity of the asymmetric plus shaped footing was studied in this investigation. Further, the comparison of the results of the bearing capacity was made between the asymmetric and symmetric plus shaped footing. The results reveal that with increase in depth of embedment, the dimensionless bearing capacity of the footings increased. The highest increase in the dimensionless bearing capacity was observed at embedment ratio of 1.5. The increase in the bearing capacity was 12.62 and 11.40 times with respect to the surface footings F1 and F2 corresponding to a thickness ratio of 1.5. The lowest increase in the dimensionless bearing capacity was observed at embedment ratio of 0.1 and the corresponding increase in the bearing capacity was 1.05 and 1.02 times with respect to the surface footing for footings F1 and F2 at a thickness ratio of 1.5.
This article presents numerical investigation of isotropic dissimilar material joints. Dissimilar material joints are broadly used in in various structures, including offshore, nuclear, electronic packaging, IC chip and spacecraft various fields of science and technology. In bi-material joints two different material are bonded with common interface region. High stress concentration occur at the interface of the joint under thermo-mechanical loadings due to the difference in the elastic properties and the thermal expansion coefficients of dissimilar materials.The stresses acting along the interface of dissimilar material joints are very important to determine whether the structure is reliable or not for operation. The main purpose of this research is to provide finite element solutions to predict the stress distribution at the interface of the joint based on the theory of elasticity.
Przeprowadzono analizę efektywności zastosowania siatek FRCM we wzmacnianiu ceglanych sklepień koszowych. Wykonano badania doświadczalne oraz numeryczne. Opracowano monogramy ułatwiające analizę efektu wzmocnienia siatkami FRP.
EN
Reinforcing of masonry bucket vaults with FRCM was analysed. Experimental and numerical tests were made. Monograms of effect of using FRCM mats were provided.
The paper is devoted to comparative analysis of the stress state in bending of a tapered cantilever beam, calculated analytically and numerically (FEM). The analytical model is described based on bibliography, moreover, the numerical FEM model is developed with the use of the SolidWorks software. The results i.e. the stresses obtained by analytical and numerical calculation are compared and specified in Tables and Figures.
PL
Praca przestawia analizę porównawczą stanu naprężenia w zginanej belce wspornikowej o zmiennej wysokości. Przeprowadzono obliczenia analityczne i numeryczne metodąelementów skończonych. Model analityczny został opisany na podstawie literatury, na-tomiast model do obliczeń metodą elementów skończonych opracowano z zastosowaniem systemu SolidWorks. Wyniki, tzn. naprężenia wyznaczone analitycznie i numerycznie zostały porównane i zamieszczone w tablicach oraz zilustrowane na rysunkach.
W pracy zamieszczono wybrane wyniki badań symulacyjnych i laboratoryjnych trójpasmowego silnika reluktancyjnego przełączalnego 6/4. Silnik został zaprojektowany do napędu sprzętu AGD (robota kuchennego). Na bazie obliczeń numerycznych wyznaczono charakterystyki statyczne silnika oraz jego przebiegi czasowe (prądów pasmowych, momentu elektromagnetycznego) w wybranych punktach pracy. W warunkach laboratoryjnych dokonano weryfikacji badań numerycznych. Zostały również wyznaczone charakterystyki mechaniczne oraz sprawności badanego silnika na bazie obliczeń numerycznych i laboratoryjnych. Wyniki badań laboratoryjnych odniesiono do klasycznego silnika komutatorowego stosowanego w tego typu napędach.
EN
In the paper selected results of simulation and laboratory tests of a 6/4 three-phase switched reluctance motor are presented. The motor is designed to drive domestic appliances (kitchen robot). On the basis of numerical calculations, the static characteristics of the motor and its waveforms (phase currents, electromagnetic torque) were determined at selected working points. In laboratory conditions, numerical calculations were verified. The torque-speed characteristics and efficiency of the motor were also determined on the basis of numerical calculations and laboratory tests. The results of laboratory tests were compared with the classical universal motor used in this type of drives.
W pracy zamieszczono wybrane wyniki badań symulacyjnych i laboratoryjnych trójpasmowego silnika reluktancyjnego przełączalnego 6/4. Silnik został zaprojektowany do napędu sprzętu AGD (robota kuchennego). Na bazie obliczeń numerycznych wyznaczono charakterystyki statyczne silnika oraz jego przebiegi czasowe (prądów pasmowych, momentu elektromagnetycznego) w wybranych punktach pracy. W warunkach laboratoryjnych dokonano weryfikacji badań numerycznych. Zostały również wyznaczone charakterystyki mechaniczne oraz sprawności badanego na bazie obliczeń numerycznych i laboratoryjnych. Wyniki badań laboratoryjnych odniesiono do klasycznego silnika komutatorowego stosowanego w tego typu napędach.
EN
In the paper selected results of simulation and laboratory tests of a 6/4 three-phase switched reluctance motor are presented. The motor is designed to drive domestic appliances (kitchen robot). On the basis of numerical calculations, the static characteristics of the motor and its waveforms (phase currents, electromagnetic torque) were determined at selected working points. In laboratory conditions, numerical calculations were verified. The torque-speed characteristics and efficiency of the motor were also determined on the basis of numerical calculations and laboratory tests. The results of laboratory tests were compared with the classical universal motor used in this type of drives.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents a strength analysis of a rail vehicle axle based on bench, analytical and numerical tests. A numerical model was developed with the Finite Element Method. The effect of the finite element type used for calculation purposes on the result of numerical examination was checked. The obtained results were listed and compared.
PL
W artykule przedstawiono analizę wytrzymałościową osi pojazdu szynowego na podstawie wyników badań stanowiskowych, analitycznych oraz numerycznych. Opracowano model numeryczny Metody Elementów Skończonych. Sprawdzono wpływ zastosowanego rodzaju elementu skończonego na wynik badania numerycznego. Porównano oraz zestawiono otrzymane wyniki.
Przed zamontowaniem prototypu zaworu w układzie sprężonego powietrza w Elektrowni Opole przeprowadzono badanie szczelności wewnętrznej i zewnętrznej prototypu zaworu DN100. Następnie dla prototypu z kryzą pomiarową jednootworową dokonano obliczeń zgodnych z normą za pomocą dedykowanej aplikacji.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The subject of the experiment and numerical research is a simply-supported thin-walled box beam with a span of 2.00 m, created by gluing two composite GFRP shells. The beam was subjected to a three-point bending test controlled by displacement in the range from 0 to 300 mm. An experimental bending test, numerical modelling and simulations of this test as well as validation of the modelling and simulation were carried out. In comparison with the authors’ previous publication, adjustments and enhancements include: correction of the GFRP material constants and friction coefficients; testing the key numerical parameters of the geometrically and physically non-linear task, i.e. an iteration step in the implicit algorithm, a convergence tolerance coefficient, FE mesh density; testing the use of the Glue contact option in the MSC.Marc FE code for modelling adhesive joints; quasi-optimization of the ply sequence with the maximum load bearing capacity as the objective function. The parameters and options of numerical modelling and simulation of glued composite shells in the MSC.Marc system were determined, useful for detailed design calculations of composite FRP structures.
PL
Przedmiotem badań numerycznych jest cienkościenna belka skrzynkowa swobodnie podparta, o rozpiętości 2.00 m, utworzona przez sklejenie dwóch powłok kompozytowych GFRP ze sobą na całej długości belki. Belkę poddano próbie trójpunktowego zginania sterowanego przemieszczeniem w zakresie od 0 do 300 mm. Przeprowadzono eksperymentalną próbę zginania, modelowanie numeryczne i symulacje tej próby oraz walidację modelowania i symulacji. W porównaniu z poprzednią pracą autorów (Composites Theory and Practice, 2015) korekty i ulepszenia obejmują: korektę stałych materiałowych kompozytu GFRP i współczynników tarcia, testowanie parametrów numerycznych zadania nieliniowego geometrycznie i fizycznie, tj. krok iteracyjny w algorytmie implicite, współczynnik tolerancji zbieżności, gęstość siatki elementów skończonych, testowanie opcji Glue contact w systemie MSC.Marc do modelowania spoin klejowych, quasi-optymalizacja sekwencji warstw z funkcją celu w postaci maksimum nośności belki przy zginaniu. Wyznaczono parametry i opcje modelowania numerycznego i symulacji kompozytowych powłok sklejanych z użyciem systemu MSC.Marc, przydatne do szczegółowych obliczeń projektowych konstrukcji z kompozytów FRP.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents an experimental study on structural performance of concrete poles used in electric power distribution network (EPDN). Three full scale 12-m concrete poles were tested; and a numerical study on a 7-span distribution line was also carried out in order to investigate lateral behavior of the network under severe weather conditions, as it is believed EPDN has a vital role on sustainability of power transmission from the power planet to the consumers which might be hundreds kilometers far away. One of the main issues in EPDN is concrete poles’ collapse under simultaneous wind and ice loads in some unreachable snow covered areas. However, the results show that the prescribed loading regimes by standards do not induce any damage into the distribution network nevertheless some unforeseen loads like gust wind load in heavy weather conditions cause the poles’ failure. Therefore, a non-linear pushover analysis was carried out to find out the weakest part of the distribution network; and finally some suggestions for increasing the EPDN's sustainability are made.
W artykule przedstawiono badania mające na celu określenie przebiegu procesów dylatacyjnych w podczas prób jednoosiowego i trójkierunkowego ściskania próbek walcowych z materiału ziarnistego. Symulacje przeprowadzone zostały za pomocą programów PFC2D i PFC3D pozwalających na budowę modeli z wykorzystaniem na metody elementów odrębnych. W celu opisania procesów dylatacyjnych obliczone zostały charakterystyki naprężeniowoodkształceniowe pozwalające na wyznaczenie parametrów opisujących przebieg procesów dylatacyjnych.
EN
The paper presents results of research to determine the dilatancy in the triaxial and uniaxial compression of cylindrical samples of granular material. Simulations were carried out using the PFC2D and PFC3D programs which allow to build numerical models based on discrete elements method. To describe the effect of dilatancy the stress-strain curves were generated. On the basis of course of those curves parameters describing dilatant behavior of rock samples were assigned.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wyznaczono parametry detonacji mieszanin wodorowo-powietrznych w szerokim zakresie stężeń wodoru w powietrzu (15–60% obj.). Stanowisko eksperymentalne składało się z rury detonacyjnej o średnicy wewnętrznej 0,17 m i długości 9,0 m, zamkniętej z obu stron, sekcji napędzającej o długości 0,6 m, umieszczonej wewnątrz kanału, oraz systemu akwizycji danych (czujniki ciśnienia, sondy jonizacyjne). Do zmierzenia wielkości komórek detonacyjnych wykorzystano folię z naniesioną sadzą. Celem badań było znalezienie górnej i dolnej granicy spalania detonacyjnego, a także wyznaczenie charakterystycznych wielkości komórek detonacyjnych oraz prędkości propagacji fali detonacyjnej. Teoretyczne parametry detonacji (prędkość propagacji i czas indukcji) określono na podstawie modelu Zeldovicha, von Neumanna i Doringa (ZND). Badania eksperymentalne wykorzystano do walidacji symulacji numerycznej przeprowadzonej w programie OpenFoam. Wyniki obliczeń porównano z danymi eksperymentalnymi. Model bazował na równaniach Naviera i Stokesa uśrednionych metodą Reynoldsa (RENS) oraz równaniu transportu, w którym człon źródłowy odpowiadał za samozapłon mieszaniny.
EN
H₂-air mixts. (H₂ content 15–60% by vol.) were detonated to det. the wave propagation rate and induction time. The exptl. data were used for validation of a numerical simulation. A good agreement of the data was achieved.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Present paper makes an effort to study the flow separation and velocity distribution for incompressible turbulent flow through 90° pipe bend due to the effect of guide vane installed in the bend portion. It has been observed here how the normalized velocity distribution profile changes if the guide vane is provided. k-ɛ turbulence model has been adopted for simulation purpose. After validating with existing experimental results, a detailed study has been performed for a particular Reynolds number and four different positions of guide vane. The value of Curvature ratio (Rc/D) has been considered as 1 for present study. The results obtained from the present study have been presented in terms of graphical form. A flow separation region was found at bend outlet for flow through 90° pipe bend without guide vane. This secondary flow separation region was absent for the cases which deals with the flow through 90° pipe bend with guide vane. Velocity distribution at seven different downstream positions have been presented in graphical form. Position to get a fully developed velocity distribution profile for each cases has been estimated on the basis of presented results.
Thin-walled steel elements in the form of openwork columns with variable geometrical parameters of holes were studied. The samples of thin-walled composite columns were modelled numerically. They were subjected to axial compression to examine their behavior in the critical and post-critical state. The numerical models were articulately supported on the upper and lower edges of the cross-section of the profiles. The numerical analysis was conducted only with respect to the non-linear stability of the structure. The FEM analysis was performed until the material achieved its yield stress. This was done to force the loss of stability by the structures. The numerical analysis was performed using the ABAQUS® software. The numerical analysis was performed only for the elastic range to ensure the operating stability of the tested thin-walled structures.
W pracy wymieniono pewne czynniki związane z bezpieczeństwem ruchu drogowego, wskazując łuki poziome dróg jako miejsca, gdzie występuje istotna liczba groźnych w skutkach wypadków. W części pracy obejmującej symulacje numeryczne, zrealizowano serię badań spełniających warunki testu zderzeniowego TB11 ze zmiennym promieniem bariery. Oszacowano wpływ zróżnicowania geometrii na parametry bezpieczeństwa.
EN
The paper presents main factors related to traffic safety, indicating road curves as places of occurrence of significant number of fatal accidents. In the numerical simulations, a series of tests with variable radius of barrier in the TB11 crash test was performed. The effect of differentiation of barrier geometry on safety parameters was assessed.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.