Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Development of the statistical model failure of orthotropic composite materials

Kvit Roman

Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics

|

2023

|

Vol. 22, nr 2

26--35

EN

A composite plate (matrix and reinforcing elements) under conditions of plane deformation is considered. According to the elastic properties, the material of the plate is considered orthotropic with uniformly distributed defects-cracks that do not interact with each other. The geometric characteristics of defects are statistically independent random variables – the half-length and the orientation angle between the defect line and the axis of orthotropy with a larger Young’s modulus. The ratio for the failure loading integral probability distribution function of the composite was obtained. The dependencies of the researched composite probability of failure (reliability) for the different number of cracks (plate sizes), different types of loading and various values of the exponential distribution parameter are calculated and investigated graphically.

2

Time-to-failure forecast for corroded shell of above-ground steel tank used to store liquid fuels

Maslak Mariusz, Pazdanowski Michał

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 1

303--322

EN

An original simplified procedure to estimate the remaining service time of corroded shell of an on-the-ground steel tank used to store liquid fuels is presented in this paper. Current corrosion progress trend, identified a’posteriori based on the obligatory technical condition monitoring, is extrapolated to the future tank service time under the assumption that the conditions of service would not change and no renovation or modernization works would be undertaken. Failure probability understood as exhaustion of the capability to safely resist the loads applied due to the corrosion progress constitutes the measure of the sought uptime. For comparative purposes several effective inference methods have been proposed for the same input data, based on formally qualitatively different but corresponding description measures. It has been shown, that in the analysis of this type the representative values, usually expressed as quantiles of probability distributions describing random variables in use, need not be specified to verify the safety condition. The proposed algorithm is based on fully probabilistic considerations, and those, according to Authors’ opinion, by their nature lead to more reliable, and at the same time, objective estimates.

PL

Przedstawiono uproszczoną, autorską procedurę szacowania pozostającego czasu zdatności skorodowanej powłoki naziemnego użytkowanego zbiornika stalowego wykorzystywanego do magazynowania paliw płynnych. W proponowanym algorytmie postępowania dotychczasowy trend postępu korozji, identyfikowany a posteriori na podstawie pomiarów dokonywanych w ramach obowiązkowych ocen stanu technicznego, zostaje ekstrapolowany na czas przyszłego użytkowania zbiornika, przy założeniu że sposób jego wykorzystania nie ulegnie zmianie i nie będą prowadzone jakiekolwiek prace remontowe lub modernizacyjne. Miarą oceny poszukiwanego czasu zdatności jest narastające wraz z postępem korozji prawdopodobieństwo awarii rozumianej jako wyczerpanie możliwości bezpiecznego przenoszenia obciążeń. Awaria nie oznacza przy tym natychmiastowego zniszczenia obiektu ale stan, w którym monitorowane prawdopodobieństwo osiągnęło poziom graniczny, niemożliwy do zaakceptowania przez użytkownika. Dla tych samych danych wejściowych, w celach porównawczych, zaproponowano różne sposoby efektywnego wnioskowania, oparte na formalnie jakościowo odmiennych ale odpowiadających sobie miarach opisu. Potwierdzono, że w tego typu analizie do weryfikacji warunku bezpieczeństwa nie ma potrzeby specyfikacji jakichkolwiek wartości reprezentatywnych, wyznaczanych na ogół jako kwantyle rozkładów prawdopodobieństwa opisujących poszczególne zmienne losowe, w szczególności losowe obciążenie i losową nośność rozważanej powłoki. Proponowany algorytm opiera się bowiem na wnioskowaniu w pełni probabilistycznym, a to, zdaniem autorów, ze swej natury pozwala oceniającemu na uzyskanie bardziej wiarygodnych a przy tym obiektywnych oszacowań. Prezentowana procedura została zweryfikowana numerycznie na przykładzie prognozy opracowanej dla istniejącego stalowego zbiornika paliwowego z dachem pływającym, zlokalizowanego w jednej z baz paliwowych Polski południowej.

3

Probability-based critical temperature assessment for simple steel beam exposed to fire

Maslak M.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 3

675--692

PL

Zaproponowano i szczegółowo przedyskutowano nowe podejście do szacowania temperatury krytycznej eksponowanej na warunki pożarowe stalowej konstrukcji nośnej. Opiera się ono na rozważaniach w pełni probabilistycznych i może stanowić alternatywę w stosunku do tradycyjnych obliczeń normowych. W opinii autora rezultaty uzyskane dzięki zastosowaniu prezentowanej metodyki można uznać za bardziej wiarygodne i lepiej uzasadnione w zestawieniu z odpowiadającymi im wynikami otrzymanymi metodami konwencjonalnymi. Taki wniosek można uzasadnić faktem uwzględnienia w analizie losowego charakteru zarówno przyłożonych do konstrukcji obciążeń zewnętrznych jak i miarodajnej nośności przekroju poprzecznego, redukowanej wskutek oddziaływania na elementy konstrukcyjne wysokiej temperatury pożarowej. Ponadto wymagania co do gwarantowanego poziomu bezpieczeństwa ustalono w sposób bardziej racjonalny, przez specyfikację granicznej wartości prawdopodobieństwa zniszczenia, maksymalnej możliwej do zaakceptowania w warunkach wyjątkowej sytuacji projektowej kojarzonej z pożarem rozwiniętym potencjalnie zainicjowanym w rozważanej strefie pożarowej. Oszacowana w ten sposób temperatura krytyczna stalowej konstrukcji nośnej, kojarzona z osiągnięciem przez tę konstrukcję stanu granicznego nośności ogniowej, jest zawsze wyższa niż odpowiadająca jej temperatura wyliczona przy zastosowaniu konwencjonalnej procedury normowej. Wynika stąd wniosek, że tradycyjny algorytm normowy, opierający się najpierw na specyfikacji a następnie na porównywaniu ze sobą reprezentatywnych, obliczeniowych wartości miarodajnego efektu obciążenia i odpowiadającej temu efektowi nośności elementu, daje oszacowania wprawdzie bezpieczne ale niepotrzebnie nazbyt konserwatywne.

EN

An advanced evaluation technique, helpful in the fire resistance assessment of a simple steel structure exposed to fire is presented and discussed in detail on the example of an unrestrained and uniformly heated steel beam. The proposed design methodology deals with the generalised probability-based approach in which the most probable failure point is formally identified. The random nature of all variables considered in the detailed analysis is taken into account. The critical temperature of the steel from which the considered beam is made of is accepted here as the authoritative safety measure. This temperature value is associated with the fire resistance limit state defined for the maximum acceptable value of failure probability. When forecasting the failure probability, not only the risk of a potential fire being initiated but also not being effectively extinguished is included in the calculation. Various levels of the target failure probability may be assumed in such the analysis, depending on the selected reliability class. They are specified in general by setting an appropriate value of the required reliability index β fire req. In the presented design algorithm no representative values of the considered random variables are specified. The critical temperature estimates obtained from these calculations are always less restrictive in comparison with the corresponding solutions computed after applying the conventional standard procedure.

4

Funkcja niezawodności i czas bezawaryjnej pracy odpowiadający eksponencjalnej intensywności uszkodzeń

Opyrchał L.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2015

|

z. 62, nr 3/I

311--327

PL

Funkcja niezawodności odgrywa w nauce o niezawodności podstawową rolę, gdyż pozwala na obliczenie prawdopodobieństwa uszkodzenia w określonym czasie t. Aby obliczyć funkcję niezawodności należy obliczyć całkę z funkcji intensywności uszkodzeń. W dotychczasowej praktyce obliczeń niezawodności stosowano funkcję intensywności uszkodzeń, która jest stała w czasie. Jednocześnie podaje się, że intensywność uszkodzeń nie jest stała w czasie. Najprostszy przypadek liniowej zależność funkcji intensywności uszkodzeń od czasu został już rozwiązany. Jak wskazuje wielu autorów intensywność uszkodzeń jest wykładniczą funkcją czasu. Dlatego w niniejszym artykule został przedstawiony sposób obliczeń funkcji niezawodności oraz średniego czasu bezawaryjnej pracy w przypadku, gdy intensywność uszkodzeń zmienia się w czasie wykładniczo. Rozważono trzy przypadki. Pierwszy, gdy funkcja intensywności uszkodzeń jest malejąca a potem stała w czasie. Taka zależność występuje na początku istnienia wytworu techniki. Drugi przypadek, gdy na początku funkcja intensywności uszkodzeń jest stała w czasie a następnie szybko rośnie. Taka zależność odpowiada końcowej fazie istnienia wytworu techniki. Trzeci przypadek jest połączeniem dwóch pierwszych. Jest ona malejącą na początku użytkowania, potem stała i wreszcie rosnącą, gdy czas życia wytworu techniki dobiega końca. W wyniku przeprowadzonych obliczeń uzyskano analityczne wzory na funkcję niezawodności R oraz średni czas życia TS. Wykazano, że w celu obliczenia średniego czasu życia nie trzeba ani obliczać skomplikowanych całek, ani korzystać ze specjalistycznego oprogramowania. Wystarczy w celu obliczenia odpowiedniej całki zastosować metodę trapezów i zwykły arkusz kalkulacyjny. Popełniany w tym wypadku błąd jest mniejszy od 1%. Co dla inżyniera jest wystarczającą dokładnością.

EN

The reliability function plays a fundamental role in the reliability, as it allows to calculate the probability of failure in a given time t. To calculate the reliability function is necessary to calculate the integral of the failure rate function. In current practice, the calculation of reliability failure rate function is used, which is constant in time. At the same time given that the failure rate is not constant over time. The simplest case of linear dependence of the intensity function of time, damage has already been solved. As pointed out by many authors, the intensity of the damage is the exponential function of time. Therefore, this article explains how the calculations of the reliability and error free running time in the case where the failure rate varies with time exponentially. There are three cases. First, when the function is decreasing failure rate then stood at the time. Such dependence occurs at the beginning of the product. The second case is when the beginning of the function failure rate is stable over time and then rapidly grows. This relationship corresponds to the final phase of the product. The third case is a combination of the first two. It is decreasing at the beginning of use, and then was finally increased when the lifetime of the product ends. As a result of calculations obtained analytical formulas for the reliability function R and the error free running time TS. It has been shown that in order to calculate the error free running time need neither calculate integrals, nor to use special software. Just to calculate the corresponding integrals of the method of trapezoids and plain spreadsheet. Committed in this case, the error is less than 1%. There is to engineers a sufficient accuracy.

5

A probabilistic analysis of failure occurrence in diesel engine injection system components

Bejger A., Berczyński S.

Archives of Mechanical Technology and Automation

|

2012

|

Vol. 32, no. 2

7-20

EN

Probabilistics as a mathematical discipline exploring the regularities occurring among random events can be used to estimate a probability of diesel engine failure. Fuel injection systems of selected marine diesel engines were analyzed in this respect. Two groups of engines were considered, divided by the type of fuel injection system: traditional and with Common-Rail type. The analysis covered a period of five years (2005-2010) and a few types of engines in each group. It has been indicated that the injector is the most unreliable component of the marine diesel injection system, regardless of the system type. It has been determined that for the two groups of engines under consideration, those with the traditional injection system are more likely to have an injection system failure.

PL

Probabilistyka, jako dział matematyki zajmujący się badaniem prawidłowości występujących w zdarzeniach losowych, pozwala ocenić prawdopodobieństwo wystąpienia awarii w silnikach okrętowych. Analizie poddano układy wtryskowe wybranych silników okrętowych o zapłonie samoczynnym. Rozpatrzono dwie grupy silników: z klasycznym układem wtryskowym oraz z układem typu common-rail. Badania prowadzono przez pięć lat (2005-2010), a analizie poddano kilka typów silników z obu grup. Stwierdzono, że najbardziej zawodnym elementem układu wtryskowego silników okrętowych jest wtryskiwacz. Dotyczy to zarówno silników z układem klasycznym, jak i z układem wtryskowym typu common-rail. Wykazano, że większe jest prawdopodobieństwo awarii klasycznego układu wtryskowego.

6

Wpływ zmienności obciążeń cieplnych kotła na prawdopodobieństwo uszkodzeń korozyjnych rur ekranowych w warunkach niskoemisyjnego spalania

Rusin A., Wojaczek A.

Rynek Energii

|

2009

|

nr 6

129-133

PL

Korozja stanowi jeden z najpoważniejszych problemów w eksploatacji kotłów energetycznych. Jest szczególnie istotna w nowych kotłach, w których zastosowano palniki niskoemisyjne obniżające emisję NOx do atmosfery. W artykule przeanalizowano problematykę ilościowego opisu ubytków korozyjnych elementów kotła. Podano kryteria szacowania trwałości takich elementów. Z uwagi na złożoność procesów, a także wielość czynników prowadzących do uszkodzenia rur zaproponowano potraktowanie ich jako czynniki niezdeterminowane. Trwałość takich elementów należy rozpatrywać w kategoriach prawdopodobieństwa. Szczegółowo analizowano wpływ obciążeń cieplnych kotła na prawdopodobieństwo uszkodzeń korozyjnych rur ekranowych.

EN

Corrosion is one of the most important problems of power boiler operation. It is essentially important for new boilers in which the low emission burners, that reduce the NOx emission, are applied. The paper deals with a quantitative description of the corrosion cavities of the boiler components. There are criteria of life time evaluation for such components. Due to the process complexity and the size of factors leading to the tube failures, there proposed to take them as the nondeterministic ones. Durability of such components should be then treated in terms of probability. Detailed analyses of influence of tubes thermal loads variation on the probability of tube failure were performed.

7

Wykorzystanie badań nieniszczących do weryfikacji prawdopodobieństwa uszkodzenia eksploatacyjnego turbin.

Rusin A.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

1999

|

Vol. 34, nr 2

329-339

PL

Artykuł poświęcony jest problemom oceny trwałości elementów turbin cieplnych. Zaproponowano sposób ilościowego wykorzystania wyników badań nieniszczących w ocenie trwałości i niezawodności. Na przykładzie tarczy wirnikowej pokazano praktyczne wykorzystanie wyników badań nieniszczących do weryfikacji prawdopodobieństwa zniszczenia.

EN

The paper presents the problem of the life assessment of the heat turbines components. The way of quantitative utilisation of the results of non-destructive tests in the life and reliability analysis has been proposed. A practical application of the non-destructive testing results for verification the probability of failure has been demonstrated on the example of a rotor disc.

8

Trwałość eksploatacyjna zespołu wirującego turbin cieplnych.

Rusin A.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

1998

|

Vol. 33, nr 1

45-54

EN

The paper presents the problem of the life assessment of heat turbine rotating unit. The rotating unit is the most important part of fluid flow machines: turbines and compressors. The durability of these machines depends mostly on their rotating unit durability. The selection of the paper value of the initial top clearances in rotating unit is one of the most important problem in construction of fluid flow machines. Numerical methods of analysis of creep displacement and creep damage of turbine components are presented. An example of the probability of rotating unit failure analysis is presented. The initial value of the top clearance and material constants were treated as random variable.