Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelowanie i symulacja numeryczna drgań młota udarowego RG-1

Klasztorny M., Niezgoda T., Gieleta R., Talarek P.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2010

|

Vol. 59, nr 4

313-334

PL

Przedmiotem modelowania i symulacji jest oryginalny młot udarowy sprężynowy o nazwie RG -1, zaprojektowany i wykonany w Katedrze Mechaniki i Informatyki Stosowanej Wydziału Mechanicznego Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie [1]. Opracowano nieliniowy dyskretny model dynamiczny układu młot-badany element energochłonny-wibroizolacja-fundament-podłoże i wyznaczono wartości parametrów tego modelu. Sformułowano nieliniowe równania ruchu układu w niejawnej postaci i opracowano algorytm numerycznego całkowania tych równań. Opracowano program komputerowy KESHA v2 do symulacji numerycznej drgań układu. Przeprowadzono wstępne badania numeryczne energochłonności elementów kompozytowych cylindrycznych. W celu redukcji drgań wywołanych pracą młota, urządzenie posadowiono na żelbetowym fundamencie blokowym za pośrednictwem wibroizolacji GERB, którą stanowi układ czterech wibroizolatorów sprężynowych z tłumikami wiskotycznymi, typu KV-452-247 03. Badany młot udarowy należy do klasy młotów o średnich prędkościach uderzenia i średniej energii uderzenia (vu = 2,5-11 m/s; Eu = 0,1-6,0 kJ).

EN

The study presents modelling and numerical simulation of the RG -1 spring stroke hammer, using the multi-body dynamics approach. The device has been designed and erected at the Laboratory of Strength of Materials of the Department of Mechanics and Applied Computer Science of Military University of Technology, Poland. The study develops a nonlinear discrete dynamic model of the hammer-examined specimen-vibroisolation-foundation-subsoil system as well as determines the values of the system parameters. A nonlinear matrix equation of motion of the system has been formulated partly in the implicit form, taking into consideration subsequent/simultaneous stages of the dynamic process, i.e., rapid release of the ram catch, expansion of the mainsprings, impact of the ram onto the examined specimen, shock absorption by the elastomeric pads, reduction of the forced vibrations by GERB vibroisolators, propagation of the vibrations in the subsoil, free damped vibrations of the system. An implicit algorithm for numerical integration of equations of motion, based on Newmark's average acceleration method, has been formulated. The problem has been reflected by a computer programme written in Pascal. The study presents numerical simulations reflecting dynamic tests of energy-absorbing composite cylindrical specimens. The ram fixed to the moving traverse is able to induce progressive failure up to the specimen length minus 15 mm. A distance of 15 mm is reserved for gathering the material of the destroyed part of the specimen. If this distance is achieved, the moving traverse strikes onto the elastomeric pads fixed to the cantilevers. All possible breakings away are taken into consideration in the matrix equation of motion. In order to reduce vibrations, induced by rapid releasing of the ram catch and by the main impact, the device has been connected to RC block foundation with four viscoelastic KV-452-247 03 GERB vibroisolation units. The fundamental natural frequency of the system is close to f1 = 3.4 Hz. The exemplary time histories of vibrations of select subsystems, corresponding to the initial shortening of the mainsprings equal to s = 75 mm and 150 mm, number of bobs n = 0, and the carbon/epoxy specimen CE-1, are shown in Figs. 10 and 11. The multi-body dynamic model of the device, the dynamic equation of motion, the computer algorithms and the computer programme constitute an effective tool for predicting energy absorption of composite specimens and for assessment of vibration isolation effectiveness. The GERB vibroisolation has appeared to be very effective. The investigated device belongs to the hammers class of the medium impact velocities (vu = 2.5-11 m/s) and the medium impact energy (Eu = 0.1-6.0 kJ).

2

Numerical-experimental investigation of failure energy of composite energy absorbing panels

Niezgoda T., Barnat W.

Journal of KONES

|

2007

|

Vol. 14, No. 4

307-318

EN

The aim of the paper is an assessment of the influence of the applied fill on the energy absorbing capabilities of a composite element of a thin-walled structure under dynamic load. The experimental tests were carried out on the INSTRON universal testing machine. The analysis concerned energy absorbing elements in a shape of sleeves with additional foam fill. The numeric model charge was made like in previously carried out experiments, using cinematic input function. Analysed models were charged by a rigid plate, described by a material MATRIG type. Foam filler use had for result the energy absorption improvement; this is important in the case of modernisation of existing structures using foam filler. An important advantage of energy absorbing elements made of composite materials is their little mass. In the case of considering of protection elements for aviation industry, this factor is very important. The presented results are preliminary tests of energy absorbing filler choice and will be applied for numeric models validation. The conclusion of preliminary estimation of obtained elements is that the appropriate choice of filler material will permit to obtain more important energy necessary for destruction of energy absorbing structure. The future application of numeric analyse will facilitate the process of filler parameters optimisation.

3

Investigation of energy-absorbing capabilities of flexible elements in the aspect of applied materials

Barnat W., Niezgoda T.

Journal of KONES

|

2007

|

Vol. 14, No. 1

27-38

EN

The paper deals with the problem of improvement of transport security through application of additional elements absorbing the crash energy. Experimental tests and numerical simulations of basic energy-absorbing elements in a shape of a sleeve made of steel, duralumin, bronze and glass-epoxy composite were presented. The results of the investigation will be used to develop a reliable numerical model of a panel of protective elements. The numerical analysis was carried out by the Finite Element Method using the DYTRAN code. The calculations were verified experimentally on a universal testing machine INSTRON in the Department of General Mechanics of the Military University of Technology. On the basis of results of numerical and experimental investigations it was found that the composite sleeves have the specific absorbed energy twice higher than the steel ones. An interesting supplement of the energy dissipating system would be an additional element in the form of foams. It follows from the numerical calculation results that a higher specific absorbed energy was obtained for the composite energy absorbing element with filler. The proposed method, based on numerical investigation, will allow for eliminating expensive and long-lasting testing of real objects. The obtained results will serve as guidelines to develop methods of testing for such structures and can be used in further research on increasing the security level in road transport.

PL

W pracy rozważono problem związany z poprawą bezpieczeństwa transportu przez zastosowanie dodatkowych elementów absorbujących energię uderzenia. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych oraz symulacji numerycznych podstawowego elementu energochłonnego w postaci tulejki wykonanej ze stali, duraluminium, mosiądzu i kompozytu szklano epoksydowego. Wyniki tych badań posłużą do zbudowania wiarygodnego modelu numerycznego panelu elementów ochronnych. Analizę numeryczną wykonano metodą elektów skończonych w oprogramowaniu DYTRAN. Przeprowadzone obliczenia zostały zweryfikowane eksperymentalnie na maszynie wytrzymałościowej INSTRON w Zakładzie Mechaniki Ogólnej WAT. W wyniku badań numerycznych i eksperymentalnych stwierdzono, iż tulejki kompozytowe mają dwukrotnie większą względną energię absorpcji niż tulejki stalowe. Interesującym jest uzupełnienie układu rozpraszającego energię o dodatkowy element w postaci pian. W wyniku obliczeń numerycznych stwierdzono, iż względną maksymalną energię odkształcenia uzyskano dla kompozytowego elementu energochłonnego z wypełniaczem. Proponowana metoda oparta na badaniach numerycznych pozwoli na wyeliminowanie kosztownych i długotrwałych badań rzeczywistych obiektów. Otrzymane wyniki posłużą jako wytyczne do opracowania metodyki badania tego typu struktur i będą mogły być wykorzystywane w dalszych pracach badawczych w zakresie zwiększenia poziomu bezpieczeństwa w transporcie drogowym.

4

Symulacyjna ocena mozliwości zbudowania lekkiego elementu ochronnego

Osiński J., Żach P.

Problemy Eksploatacji

|

2002

|

nr 3

17-37

PL

Projektowanie konstrukcji nośnych maszyn roboczych, np.: pojazdów, jachtów, samolotów itp. wymaga wykonania analiz stanu naprężeń i przemieszczeń. Wykonanie obliczeń uwzględniających rzeczywiste zjawiska zachodzące podczas zderzenia jest szczególne trudne ze względu na złożony nieliniowy charakter procesu. Zadanie to można wykonać stosując Metodę Elementów Skończonych. W artykule zaprezentowano metody MES do dynamicznej analizy konstrukcji warstwowych. Na przykładzie zderzaka warstwowego samochodu osobowego wykonano analizą dynamicznego niszczenia takiej konstrukcji, rozpatrując procesy sprężystości, plastyczności, lepko-sprężystości i tłumienia dla układu STAL-PUR- STAL, PET-PUR-PET i IXEF-PUR-IXEF.

EN

Design energy-consuming construction: cars, machines, airplane, e.c. require to do details analyses. It's very difficult to do calculation with take to account real effect, because process have non-linear character. In our paper we describe FEM method to analyses layer construction. For example thin bumper we made dynamic blowing analysis for material chracteristic elasticity and plasticity for system Steel-PUR-Steel, alasticity and viscoelasticity for systems PET-PUR-PET and IXEF-PUR-IXEF.

5

Ocena energochłonności struktur warstwowych

Osiński J., Wołejsza Z., Żach P.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2002

|

z. 1-2 (168-169)

25-27

PL

W publikacji przedstawiono metody oceny energochłonności struktur warstwowych w aspekcie możliwości ich zastosowania w podwoziu śmigłowca. Omówiono metody analityczne oraz wykorzystanie Metody Elementów Skończonych do dynamicznej symulacji odkształcenia struktur energochłonnych. Wykonana analiza obejmuje odkształcenia lepkosprężyste, plastyczne, możliwości pękania struktury oraz rozpraszanie energii wskutek tarcia w różnych wariantach konstrukcji stosowanych jako elementy energochłonne. Szczególnie rozważono konstrukcje zderzaków z warstwą środkową, wykonaną z tworzywa sztucznego (pianki poliuretanowej), umożliwiające zbudowanie lekkich elementów energochłonnych. Przedstawiono wyniki symulacji uderzenia z różnymi prędkościami wykonane przy użyciu systemu MES NASTRAN. Wyniki te umożliwiają określenie postaci odkształconej konstrukcji po przekroczeniu granicy plastyczności (liczbę fałd oraz wyznaczenie sumarycznej energii pochłoniętej podczas odkształcenia). W czasie symulacji są również wyznaczane przyspieszenia w różnych punktach konstrukcji. Można więc ocenić amortyzującą rolę elementów energochłonnych. Przedstawiona metoda umożliwia sumulację awaryjnego lądowania śmigłowca.

EN

In the publication the methods of evaluation of energy absorption by laminate from their application in helicopter undercarriage is presented. Analytical methods and the application of Finite Element Method for dynamical simulation of energy absorbing structures deflection are discussed. The performed analysis concerns viscoelastic and plastic deflections, possibilities of structure cracking and dissipation of energy because of friction in various variants of the design used as energy absorbing elements. The structure of bumpers with central layer made of plastic (polyurethane foam), enabling construction of light energy absorbing elements was considered in details. The results of simulations of impact of different speeds performed with the use of FEM NASTRAN system are shown. These results enable to define the form of deflected structure above yield point (the number of folds and determination of total energy absorbed during the deflection). During the simulation accelerations in various points of the structures are determined as well. Therefore the shock-absorbing role of energy absorbing elements may be estimated. The presented method enables simulation of helicopter crash landing.