Politechnika Poznańska

Transkrypt

1 Politechnika Poznańska Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Mechanika i Budowa Maszyn Projekt: Metoda elementów skończonych Prowadzący: dr hab. Tomasz STRĘK prof. nadzw. Autorzy: Krystian Machalski Andrzej Michalak grupa M4 MiBM

2 Spis treści Radiator... 3 Dane:... 3 Badanie:... 3 Wyniki i wnioski... 6 Otwieracz do piwa Problem... 9 Badanie:... 9 Wyniki i wnioski: Dozownik nawozu Problem: Badanie: Wyniki i wnioski:... 17

3 Radiator Dane: Poniższe badanie ma na celu sprawdzenie w jaki sposób rozchodzi się ciepło w radiatorze, którego model znaleźliśmy na stronie z modelami 3D. poniższy rysunek przedstawia model radiatora biorącego udział w badaniu Rysunek 1Model radiatora Badanie: Badanie polegało na wybraniu odpowiedniego badania w tym przypadku był to przepływ ciepła. następnie za pomocą importowania pliku wstawiliśmy do programu odpowiedni model (rysunek 2)

4 Rysunek 2 model wygenerowany w Comsolu Po wygenerowaniu modelu zadaliśmy odpowiedni materiał w tym przypadku jest to miedz. Rysunek 3 Wybrany materiał

5 po wybraniu materiału ustawiamy parametry brzegowe oraz temperatury nagrzewania się radiatora. Rysunek 4 temperatura grzenia Rysunek 5 pozostałe warunki Po zadaniu warunków brzegowych podzieliliśmy element na skończoną liczbę elementów. siatkę przedstawia rysunek 6.

6 Rysunek 6 Podział na elementy skończone Wyniki i wnioski Po wykonaniu obliczeń otrzymaliśmy poniższe wyniki

7 Rysunek 7 wyniki badania po przeanalizowaniu wyników doszliśmy wniosku ze jest to badanie przeprowadzone dla krótkiego czasu. Następnie zmieniliśmy czas trwania badania zmieniając parametry badania co przedstawiliśmy na rysunku 8. Rysunek 8 zmiana czasu badania

8 Po zwiększeniu czasu trwania badania otrzymaliśmy następujące wyniki Rysunek 9 Otrzymane wyniki Jak widać na 2 rysunkach z wyników można dojść do wniosku, że czas ma znaczny wpływ na rozchodzenie się ciepła w ośrodku. powyższe badanie ma na celu ukazanie ma na celu pokazanie jedną z funkcji jakie może wykonywać program comsol.

9 Otwieracz do piwa. Problem Badanie polega na sprawdzeniu w jaki sposób wygina się otwieracz do piwa w czasie otwierania butelki. Przedstawiony w badaniu element wykonany jest z aluminium. poniższy rysunek pokazuje jak wyglądają tego typu otwieracze.. Rysunek 10 Otwieracze do piwa Badanie: Badanie polega na wygenerowaniu modelu w comsolu następnie zadanie odpowiednich parametrów i warunków brzegowych oraz zadaniu odpowiedniego obciążenia. pierwszym krokiem było znalezienie odpowiedniego elementy w serwisie następnie przeniesieniu go do comsola. Na poniższym rysunku pokazany jest model obliczanego przez nas otwieracza. Rysunek 11 model otwieracza do piwa

10 Po wygenerowaniu modelu dodaliśmy materiał (rysunek 3) elementu jako aluminium. jest to najczęściej używany materiał na tego typu otwieracze. Rysunek 12 Materiał następnym krokiem jest zadanie warunków brzegowych. co pokazaliśmy na dwóch poniższych rysunkach. Rysunek 13 warunek brzegowy

11 Rysunek 14 Warunek brzegowy. Zaznaczone dwie krawędzie są tymi które są teoretycznie nieruchomo w czasie otwierania butelki (chodzi o prawidłowe użytkowanie). Zaznaczone krawędzie są uznane za nieruchome, co nie jest do końca prawdą gdyż dana siła na pewno przekracza siłę potrzebną do otwarcia butelki. Obciążenie zadane działa w kierunku osi y. Siła działająca na otwieracz zaznaczona jest na rysunku 6. Rysunek 15 Obciążenia Po zadaniu wszystkich parametrów przychodzi czas na wygenerowanie siatki elementów skończonych. przedstawiony model siatki pokazuje rysunek nr 7.

12 Rysunek 16 wygenerowana siatka elementów wygenerowana siatka posiada około elementów jest to wystarczająca ilość by pokazać wszystkie potrzebne nam dane. Wyniki i wnioski: Przeprowadzone badanie pokazuje sposób ugięcia, naprężenia i siły działające w elemencie w trakcie zadania sił. Rysunek 17 Siły gnące

13 Rysunek 18 Naprężenia Rysunek 19 ugięcie powyższe rysunki ilustrują naprężenia w otwieraczu dzięki temu widać idealnie jakie elementy są najbardziej narażone na złamanie. Badanie tego typu mogą służyć znajdowaniu słabych punktów elementu oraz likwidowanie ich jeszcze w fazie projektowania.

14 Dozownik nawozu Problem: Poniższe badanie polega na sprawdzeniu w jaki sposób rozchodzi się ciecz w dozowniku nawozu wykorzystywanym w ogrodnictwie i rolnictwie. Rysunek 1 pokazuje zasadę działania takiego dozownika w zwężeniu przekroju znajduje się dodatkowy kanał z którego jest pobierany roztwór wody z nawozem. Rysunek 20 Dozownik nawozu. Badanie: Badanie miało na celu sprawdzenie z jaką prędkością rozchodzi się woda w danych elementach układu. w tym celu wybraliśmy odpowiedni program do badań 2 wymiarowych. wybrany program przedstawia zdjęcie 2. Rysunek 21 Wybrany typ operacji

15 Po wyborze operacji naszkicowany został schemat dozownika a następnie wybrane parametry cieczy w tym przypadku jest to woda, wybrane parametry zostały zadane w subdomain settings (rysunek 3) Rysunek 22 Wybrane parametry cieczy po wskazaniu odpowiednich parametrów zaznaczyliśmy warunki brzegowe w których z jednaj strony wpływa ciecz z prędkością 1m/s. Wypływ dozownika zaznaczyliśmy jako otwartą przestrzeń. Rysunki od 4 do 6 przedstawiają warunki brzegowe przyjęte w badaniu. Rysunek 23 Wpływ

16 Rysunek 24 Wypływy Rysunek 25 Ściany Po zadaniu odpowiednich parametrów i ustawieniu warunków brzegowych wygenerowaliśmy siatkę elementów skończonych, oczywiście im wiecej tych elementów tym badanie jest dokładniejsze jednak w naszym przypadku wystarczył podział na około 3500 elementów co przedstawiono na poniższym rysunku.

17 Rysunek 26 Podział na 3400 elementów Po przygotowaniu modelu i zaktualizowaniu go, przystąpiliśmy do dokonania obliczeń. Wyniki i wnioski: po przeanalizowaniu obliczeń widać z jakimi prędkościami rozchodzi się woda na danych odcinkach badanego elementu. Poniższy rysunek przedstawia w sposób graficzny jakie prędkości osiąga woda. widać ze na zwężeniu dozownika woda rozpędza się do ponad 7 krotnie większej prędkości niż w normalnych warunkach. Jak widać woda przybiera większą prędkość w stronę większego przekroju co za tym idzie siła wywołana tą prędkością będzie zasysała roztwór nawozu z dolnej części. Tego typu badanie może pomóc określić w jaką prędkością przepływa woda co za tym idzie dzięki temu można lepiej dawkować nawożenie, lepiej rozrabiać nawozy i lepiej je miesza. co za tym idzie pomaga to utrzymać wielkie plantację w lepszej formie i pomaga zwiększyć wydajność.