Kiekkosuodattimen kuorirakenteen kestävyys : kuorimallin staattinen tarkastelu
Nykopp, Johanna (2022)
Nykopp, Johanna
2022
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202203073158
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202203073158
Tiivistelmä
Työssä tarkasteltiin kiekkosuodattimen kuorirakenteen kestävyyttä ja stabiliteettia. Rakenne poikkesi jonkin verran perinteisistä kiekkosuodattimista, joten kestävyystarkastelulle oli tarve. Rakenne koostui allasosasta, huuvasta, päätylevyistä aukkoineen, tuennasta ja jäykisteistä.
Kestävyys ja stabiliteetti arvioitiin aluksi perinteisiä menetelmiä hyväksi käyttäen, mutta tarkemmat analyysit suoritettiin elementtimenetelmällä. Analyyseihin käytettiin kolmea ohjelmistoa, joista kaksi olivat suunnittelupohjaisia ja kolmas Siemens simcenterin FEMAP. Alkuperäisestä kokoonpanosta tehtiin yksinkertaisempi malli analyysejä varten poistamalla turhat osat. Mallille tehtiin lineaarinen analyysi, lommahdusanalyysi, ominaistaajuusanalyysi sekä geometrinen epälineaarinen analyysi. Staattinen tarkastelu riitti, sillä käyntitaajuus on vain 0,025 Hz.
Kaikkien kolmen ohjelmiston tulosten pohjalta rakenteen kestävyys on puutteellinen. Kriittinen kohta mallissa on sen päätylevyt, joissa materiaali ylittää myötörajan laajoilta alueilta eli plastisoituu. Kuoren siirtymät ovat lisäksi suuria. Myös geometrisella epälineaarisella analyysillä malliin muodostuu jännityskonsentraatioita ja suuria siirtymiä. Päätylevyjen rakenne vaatii muutosta, jotta sen kestävyys saadaan paremmaksi. Rakenteen stabiliteetti oli kuitenkin riittävä, mutta uudelleenarviointi on tarpeen, kun rakenne muuttuu. The goal was to investigate strength and stability of a disc filter structure. The structure of this filter differed a bit from traditional filters. The structure to be studied consisted of a vat, a hood, stiffeners, end plates with holes and a support.
Study was performed with an analysis by simplified classical method and by finite element analysis. The FEA was conducted with three different software. Main software to be used was Siemens simcenter FEMAP. The original model was prepared for FEA by removing redundant features. Analyses consisted of linear static, linear buckling, modal and geometrically nonlinear. No dynamic studies were needed because the loading could be considered as quasistatic as the frequency of even the highest speed is only 0,025 Hz.
Every software gave similar results and based on these values the structure is not durable enough. Critical areas for the structure seem to be the end plates where material starts to yield and enters the plastic region. Even with geometrically nonlinear analysis the results are not promising. By the looks of these results some redesigning is needed particularly in the area of the end plates. Stability in the other hand seems to be fine, although it should be reassessed with the final configuration.
Kestävyys ja stabiliteetti arvioitiin aluksi perinteisiä menetelmiä hyväksi käyttäen, mutta tarkemmat analyysit suoritettiin elementtimenetelmällä. Analyyseihin käytettiin kolmea ohjelmistoa, joista kaksi olivat suunnittelupohjaisia ja kolmas Siemens simcenterin FEMAP. Alkuperäisestä kokoonpanosta tehtiin yksinkertaisempi malli analyysejä varten poistamalla turhat osat. Mallille tehtiin lineaarinen analyysi, lommahdusanalyysi, ominaistaajuusanalyysi sekä geometrinen epälineaarinen analyysi. Staattinen tarkastelu riitti, sillä käyntitaajuus on vain 0,025 Hz.
Kaikkien kolmen ohjelmiston tulosten pohjalta rakenteen kestävyys on puutteellinen. Kriittinen kohta mallissa on sen päätylevyt, joissa materiaali ylittää myötörajan laajoilta alueilta eli plastisoituu. Kuoren siirtymät ovat lisäksi suuria. Myös geometrisella epälineaarisella analyysillä malliin muodostuu jännityskonsentraatioita ja suuria siirtymiä. Päätylevyjen rakenne vaatii muutosta, jotta sen kestävyys saadaan paremmaksi. Rakenteen stabiliteetti oli kuitenkin riittävä, mutta uudelleenarviointi on tarpeen, kun rakenne muuttuu.
Study was performed with an analysis by simplified classical method and by finite element analysis. The FEA was conducted with three different software. Main software to be used was Siemens simcenter FEMAP. The original model was prepared for FEA by removing redundant features. Analyses consisted of linear static, linear buckling, modal and geometrically nonlinear. No dynamic studies were needed because the loading could be considered as quasistatic as the frequency of even the highest speed is only 0,025 Hz.
Every software gave similar results and based on these values the structure is not durable enough. Critical areas for the structure seem to be the end plates where material starts to yield and enters the plastic region. Even with geometrically nonlinear analysis the results are not promising. By the looks of these results some redesigning is needed particularly in the area of the end plates. Stability in the other hand seems to be fine, although it should be reassessed with the final configuration.