Computer - aided design of relaxing holes in the medium voltage products made of epoxy resin

• Autorzy: Ambroziński, M. , Nowak, T.

Warianty tytułu

PL

Komputerowe wspomaganie projektowania otworów odprężających w wyrobach średnich napięć z żywicy epoksydowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the presented work was to use computer simulation tools for studying exploitation of medium voltage epoxy resin devices. Locations where the stress concentration occurred as a result of thermal expansion were examined. These stress concentrations usually lead to the crack initiation and propagation and to failure of the part. Relief holes are applied in practice to involve stress relaxation and prevent failure. Application of two relief holes for the part made of two materials is described in the paper. The sample has steel core and resin sleeve. This composition was selected due to large difference in properties of components and due to serious problems it creates during exploitation. Prediction of the best locations of the relief holes in this material was a particular objective of the work. The results obtained from 2D and 3D numerical simulations and experiments are presented in the paper.

PL

Celem pracy była weryfikacja metody redukcji poziomu naprężeń szczątkowych, występujących po procesie produkcyjnym, poprzez zastosowanie otworów odprężających. Obiektem badań był model reprezentujący urządzenie średniego napięcia, składający się metalowego rdzenia oraz zewnętrznej izolacji odlanej z żywicy epoksydowej. Wykorzystano analizy numeryczne do wskazania optymalnej geometrii otworu odprężającego, oraz jego usytuowania względem karbu. Przeanalizowano dwa różne warianty konstrukcyjne (stosując otwory wiercone oraz odlewane). Wyniki symulacji numerycznych posłużyły do zaprojektowania próbek testowych, które poddano badaniom eksperymentalnym. Na podstawie przeprowadzonych analiz możliwe było wyciągnięcie wniosków praktycznych i rekomendacji dla stosowania metody otworów odprężających w produkcji aparatów średniego napięcia. W szczególności wykazano, że prawidłowe zastosowanie w/w metody przynosi pozytywne efekty, nawet w przypadku materiałów kruchych, jakimi są żywice epoksydowe

Słowa kluczowe

EN

epoxy resin; electrical equipment; stress relief holes; numerical simulations

• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 12, No. 4
• Strony: 225--232
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Ambroziński, M.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland,

autor

Nowak, T.

• ABB Corporate Research, Krakow, Poland

Bibliografia

• Ambroziński, M., 2011, Wspomagane komputerowo projektowanie rozmieszczenia otworów odprężających w wyrobach średnich napięć z żywicy epoksydowej, Master Thesis, AGH Kraków, (in Polish).
• Liao, L., Sawa, T., 2011, Finite element stress analysis and strength evaluation of epoxy-steel cylinders subjected to impact push-off loads, International Journal of Adhesion and Adhesives, 31, 322-330.
• Braock, D., 1988, The practical use of fracture mechanics, Kluwer Academic Publishers.
• Machine Design Databook, 2004, chapter 4, The McGraw-Hill Companies, New York.
• Nowak, T., 2011, Development of residual stresses in cast products made of epoxy resin, Computer Methods in Materi-als Science, 11, 101-107.
• Nowak, T., 2012, Experimental and numerical analysis of visco-elastic behavior of epoxy resin with silica filler based on Master Curve concept, Composite Theory and Practice, 12,3-8.
• Peres, N., 2004, Fracture Mechanics, Kluwer Academic Publishers.
• Roger, J., Zimmermann, A., Coutellier, D., 2007, Determination of fatigue crack growth in epoxy resins using experi-ments and simulations, Proc. 15èmes Journées Nation-alessur les Composites, Marseille.
• Saouma, V.E. 1998, Introduction to continuum mechanics and Elements of Elasticity / Structural Mechanic, University of Colorado, Boulder.
• Tang, T., Hui, C, Retsos, H., Kramer, E., 2004, Characterization of a fracture specimen for crack growth in epoxy due to thermal fatigue, Engineering Fracture Mechanics.
• Vantico, 2000, *Araldite Casting Resin System, Switzerland. Young, W.C., Budynas, R.G., 2002, Roark's Formulas for Stress and Strain, McGraw-Hill, New York.
• Young, W. C., Budynas, R. G., 2002, Roark's Formulas for Stress and Strain, McGraw-Hill, New York
• Komputerowe wspomaganie projektowania otworów odprężających w wyrobach średnich napięć z żywicy epoksydowej