Metoda Elementów Skończonych - Laboratorium
Imię i nazwisko: Radosław Wolicki	Data wykonania ćwiczenia: 05.04.2013	Prowadzący: dr inż. P. Wasilewicz
Wydział: Fizyka Techniczna
Kierunek: Edukacja Techniczno-Informatyczna
Semestr: VI	Data oddania sprawozdania: 12.04.2013	Podpis:
Grupa Laboratoryjna: I

Temat : Zbiornik Cienkościenny

Przedmiotem laboratorium były symulacje wytrzymałościowe Zbiornika Cienkościennego. Ponieważ posiada on dwie osie symetrii, nie było konieczności modelowania całego obiektu. Wystarczyło zamodelować obiektu..

Materiał: " STAL AISI 304"

Elementy Zbiornika: - Część walcowa: Grubość 2 [mm] Typ skorupy: Cienka

- Dennica: Grubość 3 [mm] Typ skorupy: Cienka

- Nakładka wzmacniająca przy otworze (Obszar przy rurze): Grubość 4 [mm] Typ skorupy: Cienka

- Ścianki Rury : Grubość 6 [mm] Typ skorupy: Gruba

- Zaślepka otworu : Grubość 8 [mm] Typ skorupy: Gruba Umocowanie:

- Geometria odniesienia na krawędziach powstałych w wyniku przecięcia płaszczyzną symetrii (Płaszczyzną Prawa) ZBIORNIKA (zablokowanie translacji prostopadłej do krawędzi oraz dwóch obrotów wokół wektora zablokowanej translacji) - Umocowanie stałe dolnego naroża (miejsce przecięcia się płaszczyzny symetrii) - Geometria odniesienia na krawędziach powstałych w wyniku przecięcia płaszczyzną symetrii (Płaszczyzną Przednia) ZBIORNIKA (zablokowanie translacji prostopadłej do krawędzi oraz dwóch obrotów wokół wektora zablokowanej translacji Obciążenie zewnętrzne: Ciśnienie 1 [MPa] (przyłożone do wszystkich zewnętrznych ścian w kierunku prostopadłym do powierzchni zbiornika i kierunku na zewnątrz) Typ siatki: Siatka skorupy używająca powierzchni Siatka Standardowa 5 [mm], Proporcja 1.5

S terowanie Siatką 2 [mm] w proporcji 1.2 w miejscu nakładki wzmacniającej otwór.

Zbiornik Cienkościenny: ANALIZA ŚCIAN WEWNĘTRZNYCH (Srebrna Skorupa-GÓRA): Maksymalne naprężenia zredukowane wg. von Misesa: 78,5 [MPa], natomiast Minimalne naprężenia zredukowane wg. von Misesa wyniosły: 0,5 [MPa], przy Granicy plastyczności wynoszącej około 206,8 [MPa] Maksymalne naprężenia normalne SX: 62,1 [MPa], natomiast Minimalne naprężenia normalne SX wyniosły: - 29,6 [MPa].

Wykres rozkładu Naprężeń zredukowanych wg. von Misesa na krawędzi dennicy (Powierzchnia Górna - Ściany Wewnętrzne): Jak widać rozkład naprężeń nie jest równomierny, mam wykres jakby oscylacji naprężeń. Maksymalne naprężenia o wartości około 50,0 [MPa] znajdują się w miejscu zaokrąglenia, (strefa przejścia z części dennicy do części walcowej zbiornika). Natomiast zbliżając sie do środka dennicy, naprężenia maleją zdecydowanie do wartości nawet około 20,0 [MPa], by później nieznacznie wzrosnąć w miarę zbliżania się do środka, gdzie w samym środku osiągają wartość około 30,0 [MPa].

Zbiornik Cienkościenny: ANALIZA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH (Skorupa Złota -DÓŁ): Maksymalne naprężenia zredukowane wg. von Misesa: 50,8 [MPa], natomiast Minimalne naprężenia zredukowane wg. von Misesa: wyniosły 3,8 [MPa].

Maksymalne naprężenia normalne SX: 45,6 [MPa], natomiast Minimalne naprężenia normalne SX wyniosły: - 17,7 [MPa].

Zbiornik Cienkościenny: ANALIZA PODCZAS ZGINANIA: Maksymalne naprężenia zredukowane wg. von Misesa: 43,8 [MPa], natomiast Minimalne naprężenia zredukowane wg. von Misesa wyniosły: 0,4 [MPa].

Maksymalne naprężenia normalne SX: 38,0 [MPa], natomiast Minimalne naprężenia normalne SX wyniosły: - 26,0 [MPa].

Zbiornik Cienkościenny - Przemieszczenia UERS i UY:

Przemieszczenia Wypadkowe URES.

Przemieszczenie maksymalne wyniosło: 0,058 [mm], w pobliżu otworu na rurę. Jest to strefa wpływu zaburzenia geometrii bryły. Natomiast wartość minimalnego przemieszczenia wyniosła: 0.000[mm] w miejscu podparcia gdzie są zablokowane wszystkie translacje i obroty.

UY – Przemieszczenia w kierunku Y.

Przemieszczenie maksymalne UY wyniosło: 0,033 [mm], na zamknięciu otworu rury wychodzącej ze zbiornika. Najmniejsze przemieszczenie nastąpiło w dolnej części walcowej zbiornika. Przemieszczenia tam wyniosło: - 0.014 [mm], co mówi nam ze w tamtym

miejscu ściana zbiornika mogła sie zapaść i powstało wklęsłe miejsce.

Wnioski: Jak widać w przedstawionych symulacjach, naprężania osiągają różne wartości liczbowe w zależności jaki rodzaj analizy wybierzemy. Inne wartości występują dla ścian wewnętrznych a także inne dla ścian zewnętrznych zbiornika. Kolejnym ważnym elementem dla analizy elementów płytowych, jakim był zbiornik cienkościenny jest definiowanie przez program Srebrnej(Ściany wewnętrzne) i Złotej(Ściany zewnętrzne) powłoki. Kolejnym ważnym aspektem dotyczącym analizowanego przez nas modelu, jest to iż dzięki zostawieniu w naszym zbiorniku wystającego kawałka rury, z punktu wytrzymałościowego wzmacniamy zbiornik, czyli usztywniamy naszą konstrukcje. Także w aspekcie technologicznym korzystnie jest zostawić rurę w takiej formie, jaka została wpasowana w otwór, gdyż przycięcie było by dość kosztowną i skomplikowaną operacją. Natomiast z punktu widzenia estetycznego oraz dbałości o funkcjonalność zastosowania zbiornika( np. do celów spożywczych), preferuje się dokładne przycięcie, tak by uniemożliwić osadzanie się bakterii oraz pozostałość (np. podczas opróżniania). Takie przecięcie w dużej mierze może osłabić konstrukcję, lecz jest bardzo pożądane, gdy chcemy utrzymać czystość w takich zbiornikach.