Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Design optimization for the weight reduction of 2-cylinder reciprocating compressor crankshaft

Arshad Ali, Cong Pengbo, Elsayed Elmenshawy Adham Ahmed Awad, Blumbergs Ilmārs

Archive of Mechanical Engineering

|

2021

|

LXVIII, nr 4

449--471

EN

This study aims to optimize the 2-cylinder in-line reciprocating compressor crankshaft. As the crankshaft is considered the "bulkiest" component of the reciprocating compressor, its weight reduction is the focus of current research for improved performance and lower cost. Therefore, achieving a lightweight crankshaft without compromising the mechanical properties is the core objective of this study. Computational analysis for the crankshaft design optimization was performed in the following steps: kinematic analysis, static analysis, fatigue analysis, topology analysis, and dynamic modal analysis. Material retention by employing topology optimization resulted in a significant amount of weight reduction. A weight reduction of approximately 13% of the original crankshaft was achieved. At the same time, design optimization results demonstrate improvement in the mechanical properties due to better stress concentration and distribution on the crankshaft. In addition, material retention would also contribute to the material cost reduction of the crankshaft. The exact 3D model of the optimized crankshaft with complete design features is the main outcome of this research. The optimization and stress analysis methodology developed in this study can be used in broader fields such as reciprocating compressors/engines, structures, piping, and aerospace industries.

2

Porównanie zmęczeniowego wzrostu pęknięć o kształtach rzeczywistych i zastępczych

Jankowiak A., Jakubczak H.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2007

|

Z. 4

43-44

PL

W pracy przedstawiono opartą na dwuwymiarowej funkcji wagowej metodę analizy wzrostu rzeczywistych pęknięć zmęczeniowych o dowolnym kształcie. Pokrótce zaprezentowane zostały główne założenia opracowanej procedury obliczeniowej. Zbadano i przeanalizowana dwa przykłady pęknięć o dowolnych kształtach pod kilkoma rozkładami naprężeń. Porównano wyniki trwałości i końcowy kształt dla rzeczywistych kształtów szczelin z wynikami otrzymywanymi z zastosowaniem kształtów zastępczych opartych na szczelinach idealnych. Praca stanowi kontynuację tematyki przedstawionej w pracy [1].

EN

Prediction of residual life of structural components spent on the stable crack growth needs a crack growth analysis starting from an initial crack or crack-like flaw. The method of crack growth analysis based on stress intensity factors determined using point-load weight function for planar cracks under arbitrary mode I stress fields is presented in the paper. Comparison of crack growth results (durability and final shape of cracks) for arbitrary shape cracks and substitute (ideal) shapes like elliptical and corner cracks are presented and discussed, as well.

3

Funkcje wagowe współczynnika KI dla szczelin promieniowych w elementach kołowych

Molski K. L.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

1999

|

Z. 68, t. 2

59--68

PL

Praca dotyczy modelowania pęknięć w elementach o kształcie kołowym, zarówno pełnych jak i cylindrycznych. Stosując numeryczną metodę elementów brzegowych MEB znaleziono najbardziej niekorzystne konfiguracje szczelin wychodzących ze środka koła i z jego brzegów zewnętrznych. Wyznaczono funkcje wagowe FW współczynnika KI. które przedstawiono w postaci zunifikowanej jako funkcje korekcyjne F(a/R) oraz współczynniki wagowe ΩI(a/R). umożliwiające stosowanie wspomagania komputerowego w modelowaniu rozwoju pęknięć. Zweryfikowano również możliwość aplikacji funkcji wagowych do elementów wirujących obciążonych siłami masowymi o zmiennym gradiencie. Stwierdzono wpływ współczynnika Poissona v na rozkład naprężeń w elemencie kołowym oraz brak jego oddziaływania na postać samej funkcji wagowej. Pozwala to rozszerzyć stosowanie omawianej metody FW o przypadki obciążeń elementów konstrukcyjnych siłami masowymi.

EN

The present paper deals with determination of mode I stress intensity factors KI for single and multiple symmetric radial cracks located in a solid circular disk. Mode I weight functions W.F. have been obtained using boundary element method BEM for the most unfavourable locations of cracks, originated at the centre of the disk or emanating from its circumference. The obtained weight functions have been subsequently applied for calculating stress intensity factors A - for external static load and for centrifugal body forces that appear in the cross section due to the rotation of the disk. By comparing calculated KI values with the ones known from the literature, it has been proven that Poisson ratio, appearing in compatibility equations, affects stress distribution only leaving weight functions unchanged. This conclusion allows to extend the applications of W.F. approach to the cases of centrifugal loading by body forces.