Materiały konferencyjne SEP 2021

6 W kolejnym etapie model jest odpowiednio przygotowywany do analiz wytrzymałościowych. Usuwane zostają wszelkie elementy, nie mające istotnego znaczenia przy prznoszeniu obciążeń przez konstrukcję. Są to osłony, sfazowania, podcięcia, uchwyty do podwieszania przewodów hydraulicznych, itp. Do najbardziej rozpowszechnionych metod weryfikacji pod względem wytrzymałościowym, należy Metoda Elementów Skończonych (MES). Utworzony model obiczeniowy składa się z kilku do kilkuset tysięcy elementów i obejmuje jej podstawowe części (stropnica, łączniki lemniskatowe spągnica) połączne za pomocą przgubu. Przygotowny model zostaje wgrany do oprogramowania ANSYS. Po zaczytaniu wirualnego modelu 3D należy odpowiednio uzbroić symulację. Zastosowane rozwiązania mają znaczący wpływ na czas i jakoś obliczeń. Najczęściej jest to stymulacja liniowa , tzn. zostają użyte liniowe kontakty oraz liniowy model materiałowy, gdzie każdy element zostaje potraktowany jako ciało jednolite, izotropowe. Aby uzyskać taki efekt poszczególne blachy, podzespoły badanych elementów zostały pozbawione wszystkich stopni swobody, po za osią obrotu. Następnie odpowiednie elmenty obudowy zostają umocowane w przestrzeni za pomocą węzłów do belki. Bardzo ważnym krokiem jest stworzenie siatki. Źle dobrane parametry mogą mieć znaczący wpływ na poprawność otrzymanych wyników oraz czas obliczeń. Ostatnim etapem jest nadanie odpowiednich sił o zadanej wartości oraz odpowiednim kącie. Wartości określane są one za pomocą oprogramowania PrsLab stworzonego przez ZRP. Po nadaniu odpowiednich współczynników można odczytać wyniki. Wyniki analizy wytrzymałościowej obudowy wykonany w programie ANSYS (rys.6) dla obudowy ZRP-15/35- mają postać barwnych map, naniesionych na siatkę elementów skończonych. Mapy te obrazują w których miejscach i po jakiej liczbie cykli nastąpi pęknięcie. Do porównania użyto przypadku normowego o 1,2 – krotności siły nominalnej oraz przypadku symulującego wstrząs/tąpnięcie o 2 – krotności siły nominalnej. Naprężenia krytyczne przekraczające 690 [MPa] oznaczono kolorem czerwonym. Przeprowadzone analizy z 2 – krotnością siły nominalnej znacznie pogorszyły wyniki wytrzymałościowe badanej obudowy. W zależności od zastosowanych podpór w newralgicznych obszarach pola naprężeń przekraczających 690 [MPa] rozszerzyły się. Porównując wyniki przeprowadzonych analiz określonych normowo, z wynikami symulującymi wstrząs, można wskazać obszary wymagające przeanalizowania pod względem konstrukcyjnym. Każdy obszar przekraczający próg naprężeń należy odpowiednio przeanalizować. W niektórych przypadkach odpowiednią zmianą będzie zwiększenie grubości blach, dodanie nowych lub zastosowanie blach o większej trwałości. Jeżeli modyfikacje blach nie dadzą oczekiwanego rezultatu w niektórych przypadkach konieczne będzie zastosowanie innego rozwiązania konstrukcyjnego. Każdą dokonaną zmianę należy ponownie podać analizie. Pokazane przypadki mogą obrazować skutki wystąpienia wstrząsu górotworu. Należy pamiętać, że symulacje przeprowadzane z 2 – krotnością siły nominalnej mają charakter badawczy. Warunki te określa norma PN-EN 1804-1+A1:2011[4]. Należy podkreślić, że stworzona konstrukcja wg. aktualnych norm zapewnia bezpieczeństwo podczas pracy. Nawet przy 2-krotnej sile nominalnej obszar gniazd nie został naruszony. W połączeniu z pracą stojaków i zaworów spustowych konstrukcja w pełni spełnia swoją ochronną rolę. Dzięki przeprowadzonym analizom uzyskane informacje mogą zostać użyte do przygotowania konstrukcji zmechanizowanej obudowy zdolnej wytrzymać wstrząsy górotworu. Numeryczna analiza zmęczeniowa rozszerza zakres możliwości wirtualnego prototypowania nowych obudów zmechanizowanych w aspekcie niezawodności i trwałości. Otrzymane wyniki z analiz są czytelne i łatwe do interpretacji, co w znacznym stopniu przyczynia się do modyfikacji i optymalizacji zaprojektowanej sekcji.