OBLICZENIOWA ANALIZA CZĘŚCI MASZYN

Autor: Dariusz Churski

Semestr: VII

1. Problem do rozwiązania:

Zaprojektować połączenie kołnierzowe rurociągu o średnicy 800mm i grubości ścianki 9mm.

Zadanie wykonać dla warunków montażowych: obciążając kołnierz zginaniem od ciężaru 50m rury podpartej

na obu końcach.

2. Metoda rozwiązania:

Do rozwiązania powyższego problemu posłużyłem się programem Ansy.

Zadanie wykonałem za pomocą modelu bryłowego SOLID 95, z uwzględnieniem dużych przemieszczeń.

Analizę parametryczną zadania przeprowadziłem dokonując zmian głębokości wycięcia w kołnierzu co

doprowadziło do większej elastyczności połączenia.

3. Model bryłowy z podziałem na elementy skończone:

4. Sposób podparcia:

5. Rozkład naprężeń Hubera:

6. Widok całej rury:

7. Wersje optymalizowane:

- wycięcie o szerokości 10mm i głębokości 100mm:

- wycięcie o szerokości 10mm i głębokości 120mm:

- wycięcie o szerokości 10mm i głębokości 150mm:

- wycięcie o szerokości 20mm i głębokości 120mm:

8. Analiza dużych przemieszczeń bez optymalizacji:

- bez wycięcia:

- z wycięciem:

9. Wnioski:

Aby zrealizować zadanie postawione w projekcie czyli zmniejszenie spiętrzenia naprężeń połączenia kołnierzowego przeanalizowałem wyżej przedstawioną metodę optymalizacji zmieniając parametr jakim była głębokość 10mm wycięcia w kołnierzu.

Zadowalający rozkład naprężeń uzyskałem stosując wycięcie o głębokości 120mm. Naprężenie przenoszone przez spoinę wyniosło ok. 62MPa.

Jako materiał z którego wykonany zostanie rurociąg proponuję stal L290 GA o następujących parametrach:

Re = 290 MPa

Rm = 415÷555 MPa

Skład chemiczny: Al – 0,06%, Mn – 1,40%, C – 0,20%.

Kolejnym typem stali spełniającej powyższe wymagania jest stal L360 GA o parametrach:

Re = 360 MPa

Rm = 460÷620 MPa

Skład chemiczny: Al – 0,06%, Mn – 1,45%, C – 0,22%.

Rury z wyżej wymienionych stali oferuje firma „Huta Ferrum” S.A z Katowic posiadająca certyfikat systemu jakości ISO 9001.

Przy współczynniku bezpieczeństwa x = 2 naprężenia dopuszczalne dla stali L 290 GA wynoszą ok. 96 MPa.

Zwiększając głębokość wycięcia stopniowo od 100mm poprzez 120mm do głębokości 150mm pozostawiając szerokość równą 10mm, zauważyć można odkształcanie się powierzchni kołnierza.