Analiza naprezanja i cjelovitosti spremnika stlačenog zraka

Autor: Bušljeta, Dario
Přispěvatelé: Skozrit, Ivica
Jazyk: chorvatština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Popis: U radu je prikazana linearna analiza naprezanja u okolini spoja strukturnih elemenata cilindričnog plašta i torisferne podnice spremnika zraka. Analiza je napravljena prema postojećem konstrukcijskom rješenju vertikalnog spremnika za skladištenje zraka sniženog tlaka. Također je prema postojećem konstrukcijskom rješenju prikazan postupak određivanja tehničkih parametara na osnovu kojih se pristupa proračunu čvrstoće prema normi. Proračunom prema normi odredili smo potrebne debljine strukturnih elemenata plašta i podnice spremnika. Nakon toga su navedeni strukturni elementi analizirani analitičkim pristupom. Kako bi izbjegli složeni analitički proračun geometriju torisferne podnice postojećeg spremnika zamijenili smo sfernom podnicom. Analitičkim proračunom spremnika sa sfernom podnicom dobili smo uvid u stvarno stanje naprezanja i deformacija u okolini spoja strukturnih elemenata. Tako dobivene vrijednosti korištene su kao predložak za verifikaciju konačnih elemenata koji su zatim korišteni prilikom numeričke analize. Osim u svrhu verifikacije uz pomoć analitičkog proračuna vidjeli smo i kakve sve vrijednosti i vrste naprezanja djeluju u spoju i okolini spoja navedenih konstrukcijskih elemenata. Numerička analiza započela je ispitivanjem konvergencije za tri različita konačna elementa na jednostavnim primjerima. Nakon izvršene verifikacije konačnih elemenata provedena je linearna numerička analiza naprezanja u okolini spoja realne torisferne podnice i cilindričnog plašta zadanog spremnika. Numerička analiza provedena je za slučaj radnog opterećenja i opterećenja tlačne probe. U završnom djelu rada uz pomoć parametara mehanike loma analizirane su pukotine u tankoj membranski opterećenoj ploči. Na tankoj membranski opterećenoj ploči prikazano je ravninsko stanje naprezanja slično onome kakvo se nalazi u membranski opterećenim dijelovima spremnika. U radu je provedena linearna analiza polja naprezanja u okolini vrha pukotine tanke ploče beskonačne širine i ploče konačne širine. Te je zatim uz pomoć numerički određenih parametra mehanike loma izvršena procjena cjelovitosti ploče konačne širine s obzirom na duljinu pukotine i veličinu nametnutog membranskog opterećenja. Pritom je u obzir uzet materijal koji se koristi kod izrade zadanog tlačnog spremnika zraka. Budući se radi o duktilnom materijalu izvršena je dvoparametarska analiza koja u obzir uzima kriterije krhkog loma i plastičnog kolapsa. U završnom djelu rada napravljena je procjena cjelovitosti posude pod tlakom prema preporukama norme. Procjena cjelovitosti određena je s obzirom na propagaciju cirkularne unutarnje polueliptične pukotine kroz debljinu stjenke tlačne posude. Subject of this thesis is linear analysis of the stresses around the joint two structural elements the cylindrical shell and the torispherical dished ends of the air pressure vessel. The analysis was made according to the existing design of the vertical pressure vessel for low pressure air storage. According to the existing design solution, the procedure for determining the technical parameters on the proposed standard is presented. By calculation according to the standard, we determined the required thicknesses of structural elements. After that, the listed structural elements were analyzed with an analytical approach. In order to avoid a complex analytical calculation, the geometry of the torispherical dished ends of the existing pressure vessels was replaced by a spherical dished ends. Analytical calculation of spherical dished ends gave us an insight into the real state of stress and deformations around of joint, whose values we later used as a template for verification of finite elements in numerical analysis. Except for the purpose of verification with the support of analytical calculations, we also saw what the values are and what types of stresses and internal forces are acting around the joint of the mentioned structural elements. The numerical analysis started with a convergence test for three different type of finite elements on simple examples. After the verification of the finite elements, a linear numerical analysis of the stresses around the joint of the torispherical dished ends and the cylindrical shell was carried out. Numerical analysis was performed in the case of work load and pressure test load. In the part of this thesis, cracks in a thin membrane stresses loaded plate were analyzed with the help of fracture mechanics parameters. In the paper, a linear analysis of the stresses field around the crack front of infinite and finite thin plate was performed. Then, with the help of the fracture mechanics parameter, the integrity of the finite-width plate was estimated with respect to the length of the crack and the size of the imposed membrane stress load. In the final part of this thesis, an assessment of the integrity of the pressure vessel was made according to the recommendations of the standard. The integrity assessment is determined by the propagation of the circular inner semi-elliptical crack through the thickness of the pressure vessel shell in according the imposed load.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: