Systemy MES

Wykonał: Wojciech Ćwikliński ETI, sem. VI

Prowadzący: dr inż. P. Wasilewicz

1. Celem laboratorium była analiza wytrzymałościowa zbiornika cienkościennego.
   Dzięki temu, że zbiornik posiada dwie osie symetrii mogliśmy zamodelować tylko całego przedmiotu.

Dla całego zbiornika zastosowaliśmy stal AISI 304, która ma wysoką odporność na rdzewienie.

rys.1 Wymiary zbiornika rys.2 Wstępny model przedmiotu rys.3 Siatka przedstawiająca

grubość

Dla części walcowej użyliśmy grubości 2mm, dla dennicy 3mm, dla kołnierza wzmacniającego zastosowaliśmy 4mm. Ściana rury ma 6mm grubości, natomiast dla zaślepki najpierw użyliśmy grubości 3mm, jednak wstępna symulacja ukazała zbyt duże odkształcenie tej części. Ostatecznie wybraliśmy grubość 8mm.

Nasz element posiada płaszczyzny symetrii, na których nie może być przemieszczeń do nich prostopadłych. Zatem musimy zablokować translacje w kierunku prostopadłym do płaszczyzny oraz dwa kierunki obrotów wzdłuż płaszczyzny. Jest to konieczne, aby zbiornik nie złamał się wzdłuż krawędzi. Należało także dodać nieruchomą geometrię w wierzchołku na dole zbiornika. Zastępuje to w prowizoryczny sposób podstawkę zamodelowanego przedmiotu.

Łącznie zablokowaliśmy 6 stopni swobody.

rys.4 Strzałki pokazują zablokowane kierunki rys.5 Utworzona siatka

Następnym krokiem było dodanie ciśnienia o wartości 1 MPa działającego na wszystkie zewnętrzne ściany w kierunku do nich prostopadłym na zewnątrz (tj. na rys.6)

rys.6 Kierunki dziania ciśnienia rys.7

Wstępna symulacja na rys.7 przedstawiła, że grubość zaślepki była za mała, dlatego naprężenia maksymalne wyniosły aż 150 MPa przy granicy plastyczności 206 MPa.

rys.8 Po zmianie grubości rys.9 miejsca, w którym są rys.10 Powierzchnia zewnętrzna

największe naprężenia (71.5 MPa)

Ściany zbiornika cienkościennego zostały podzielone na wewnętrzne i zewnętrzne. Rys.10 przedstawia naprężenia działające na powierzchni zewnętrznej, maksymalna wartość wyniosła 50 MPa. Natomiast na rys.9 pokazane zostały naprężenia dla powierzchni wewnętrznej.

Wykres na rys.11 przedstawia rozkład naprężeń na krawędzi dennicy (powierzchnia zewnętrzna). Maksimum zaczyna się w środku dennicy i wynosi 38 MPa, dlatego zabronione jest robienie otworów w tej części zbiornika. Następnie maleje do 8 MPa w miejscu przejścia w część walcową. Wykres dla powierzchni wewnętrznej (rys.12) uzyskuje maksimum 52 MPa przy przejściu dennicy w część walcową. Jest to miejsce, w którym występuje zginanie.

Największe przemieszczenia wyniosły ok. 0.06mm zatem model zbiornika cienkościennego został poprawnie wykonany, gdyż są to niewielkie wartości.

rys.11 Powierzchnia zewnętrzna rys.12 Powierzchnia wewnętrzna rys.13 Model z przemieszczeniami