Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

Transkrypt

1 Projekt MES Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

2 1. Ugięcie wieszaka pod wpływem przyłożonego obciążenia 1.1. Wstęp Analizie poddane zostało ugięcie wieszaka na ubrania dla dwóch różnych przypadków jego obciążania. Ciężar jaki został nałożony na powierzchnie wieszaka wynosił 5kg. Wieszak wykonany został ze stopu aluminium. Model wieszaka został wykonany w programie CATIA V5R20 dającym możliwość modelowania przestrzennego. Grubość elementów wieszaka wynosiła 3 [mm] Przebieg badania Zdefiniowanie materiału

3 Zdefiniowanie warunków brzegowych - Utwierdzenie wieszaka - Miejsce przyłożonego obciążania wieszaka siłą [50N/m^2] skierowaną w dół a) obciążenie poprzeczki wieszaka (zawieszenie spodni) b) obciążenie wcięć w poprzeczkach bocznych wieszaka (zawieszenie spódniczki)

4 Dyskretyzacja modelu Element został podzielony na 1021 elementów skończonych Update modelu

5 Rozwiązywanie problemu Otrzymane wyniki (przemieszczenia)

6 a) Po obciążeniu poprzeczki wieszaka (zawieszenie spodni) b) Po obciążeniu wcięć w poprzeczkach bocznych wieszaka (zawieszenie spódniczki) 1.3 Wnioski Obciążanie dolnej poprzeczki wieszaka skutkuje większymi wartościami ugięcia. Mimo tego obciążanie wieszaka w ten sposób pod względem wytrzymałościowym jest korzystniejsze, ponieważ ugięcie jest symetryczne na całej powierzchni wieszaka. W drugim przypadku największe naprężenia skupiają się przy podstawie haka. Niesymetryczność przemieszczenia wynika z wielkości powierzchni

7 wewnętrznej haka (po prawej stronie powierzchnia ta jest większa), która stanowi zamocowani wieszaka na belce w szafie. W tym przypadku prawdopodobieństwo złamania wieszaka jest większe. 2. Rozkład temperatury na płytki wieloostrzowe o różnych kształtach 2.1 Wstęp Przedmiotem badania są dwie płytki wieloostrzowe o różnych kształtach (kwadratowa i okrągła). Płytki skrawające są to narzędzia stosowane do obróbki ubytkowej, polegającym na zdejmowaniu małych fragmentów obrabianego materiału, zwanym potocznie wiórem. Cechą wszystkich takich narzędzi jest klinowy kształt części roboczej, zwanym ostrzem skrawającym. Węgliki spiekane wytwarzane są według technologii metalurgii proszków, z różnych węglików metali takich jak: węglik wolframu (WC), węglik tytanu (TiC), węglik tantalu (TaC) i węglik niobu (NbC). W naszym przypadku zastosowaliśmy WC w obu przypadkach płytek. Węgliki spiekane z pokryciem stosowane są do obróbki dokładnej i średniodokładnej wszystkich gatunków żeliw, stali stopowych, austenitycznych i stopów metali kolorowych oraz materiałów niemetalicznych dających krótki wiór. Węgliki spiekane zachowują swoje właściwości skrawane do 850 C. 2.2 Dane płytki kwadratowej

8 2.3 Przebieg badania - wybieramy odpowiedni moduł programu COMSOL - zdefiniowanie materiału

9 - określenie warunków brzegowych krawędzi skrawającej oraz wyznaczenie prawdopodobnej temperatury istniejącej podczas procesu skrawania. - temperatura przy samej krawędzi wynosi 700K - temperatura pokojowa (291K) dla pozostałych krawędzi płytki

10 - wykonanie siatki podział obiektu na elementy skończone - wynik płytki kwadratowej

11 2.4 Przeprowadzenie podobnego badania rozkładu temperatury w płytce okrągłej - zdefiniowanie materiału - określenie warunków brzegowych krawędzi skrawającej oraz wyznaczenie prawdopodobnej temperatury istniejącej podczas procesu skrawania. - temperatura przy samej krawędzi wynosi 700K

12 - temperatura pokojowa (291K) dla pozostałych krawędzi płytki - wykonanie siatki - wynik płytki okrągłej

13 - porównanie 2.5 Wnioski Możemy zaobserwować na wizualizacjach, że najwyższy rozkład temperatur w płytkach znajduje się w głównej krawędzi skrawającej, a nieco mniejsza na powierzchni natarcia. Zjawisko to jest spowodowane wysokim tarciem pomiędzy materiałom obrabianym, a płytką. Temperatura kwadratowej płytki jest nieco niższa niż przy okrągłej. Rozbieżność ta pochodzi z struktury geometrycznej płytki kwadratowej od okrągłej.

14 3. Zmiany prędkości przepływu przez tętnicę Celem projektu jest zaprezentowanie przepływu krwi i zmian prędkości przepływu przez tętnicę, której przekrój poprzeczny zostaje zawężony. Do obliczeń wykorzystany został moduł programu COMSOL obliczający zagadnienia z zakresu mechaniki płynów Tab. 1 Stałe wykorzystywane w programie Średnia prędkość przepływu krwi u o Ciśnienie na końcu tętnicy f o 0.7 [m/s] 0 [Pa] Gęstość krwi ρ 1057 [kg/m 3 ] Współczynnik lepkości krwi η 20*10-4 [Pa*s] Rys. 1 Wykorzystany moduł programu COMSOL do obliczeń

15 Pierwszym krokiem jest narysowanie modelu, został on uproszczony, jednak idea została zachowana. Pierwsza analiza została przeprowadzona dla przysłoniętej ¼ przekroju. 3.1 Tętnica z przesłoniętą ¼ przekroju Rys. 2 Model tętnicy z przysłoniętą ¼ przekroju. Rys. 3 Warunki brzegowe prędkość przepływu 0.7m/s

16 Rys. 4Warunki brzegowe ciśnienie na końcu tętnicy równe zero Rys. 5 Warunki początkowe Rys. 6 Dyskretyzacja modelu

17 Rys. 7 Rozwiązanie prędkości przepływu 3.2 Tętnica z przesłoniętą 1/3 przekroju Rys. 8 Model tętnicy z przesłoniętą 1/3 przekroju

18 Rys. 9 Dyskretyzacja modelu 3.3 Tętnica z przesłoniętą 2/3 przekroju Rys 10 Rozwiązanie prędkości przepływu Rys. 11 Model tętnicy z przesłoniętą 2/3 przekroju

19 Rys. 12 Dyskretyzacja modelu Rys. 13 Rozwiązanie prędkości przepływu 3.4 Tętnica z przysłoniętą ¾ przekroju Rys. 14 Model tętnicy z przesłoniętą 2/3 przekroju

20 Rys. 15 Dyskretyzacja modelu Rys. 16 Rozwiązanie prędkości przepływu Analizując wyniki można stwierdzić, że nawet niewielkie ograniczenie powierzchni przekroju może znacząco wpłynąć na prędkość przepływu. Przesłonięcie ¼ przekroju spowodowało wzrost prędkości przepływu do 1.176, czyli nawet o 68%. Dalsze zmniejszanie prześwitu do 1/3 spowodowało wzrost prędkości do (prawie dwukrotnie więcej). Z kolei 2/3 zakrytego prześwitu powoduje wzrost prędkości do (trzykrotnie więcej), a ostatni wariant ¾ zwiększył prędkość przepływu do (sześciokrotnie więcej). Informacje o wytrzymałości podobnej tętnicy pozwoliłyby na określenie jakie zawężenie wywołało by siłę krytyczną, która mogłaby ją uszkodzić. Być może nawet połowa przesłoniętego przekroju wytworzy siłę, która będzie w stanie zakłócić ciągłość tkanek.