MODELING AND ANALYZE SHAFT OF AIRCRAFT ENGINE



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

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

Politechnika Warszawska Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych ul. Koszykowa 75, Warszawa

Objaśnienia do Wieloletniej Prognozy Finansowej na lata

Badanie bezszczotkowego silnika prądu stałego z magnesami trwałymi (BLDCM)

Geomagic Design X jest najbardziej wszechstronnym oprogramowaniem, które umożliwia:

Wdrożenie modułu płatności eservice dla systemu Virtuemart 2.0.x

KRYTERIA WYBORU INSTYTUCJI SZKOLENIOWYCH DO PRZEPROWADZENIA SZKOLEŃ

Moduł. Rama 2D suplement do wersji Konstruktora 4.6

Zapytanie ofertowe. (do niniejszego trybu nie stosuje się przepisów Ustawy Prawo Zamówień Publicznych)

U M O W A. zwanym w dalszej części umowy Wykonawcą

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

SPRZĄTACZKA pracownik gospodarczy

1.2. Zakres stosowania z podaniem ograniczeń Badaniu nośności można poddać każdy pal, który spełnia wymogi normy PN-83/B

Lublin, Zapytanie ofertowe

MODELOWANIE ZA POMOCĄ MES Analiza statyczna ustrojów powierzchniowych

Systemy mikroprocesorowe - projekt

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

ZAPYTANIE OFERTOWE. Nazwa zamówienia: Wykonanie usług geodezyjnych podziały nieruchomości

System Informatyczny CELAB. Przygotowanie programu do pracy - Ewidencja Czasu Pracy

Instalacja. Zawartość. Wyszukiwarka. Instalacja Konfiguracja Uruchomienie i praca z raportem Metody wyszukiwania...

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

Instrukcja Laboratoryjna

Zapytanie ofertowe dotyczące wyboru wykonawcy (biegłego rewidenta) usługi polegającej na przeprowadzeniu kompleksowego badania sprawozdań finansowych

ZAPYTANIE OFERTOWE NR 1

Bielsko-Biała, dn r. Numer zapytania: R WAWRZASZEK ISS Sp. z o.o. ul. Leszczyńska Bielsko-Biała ZAPYTANIE OFERTOWE

HiTiN Sp. z o. o. Przekaźnik kontroli temperatury RTT 4/2 DTR Katowice, ul. Szopienicka 62 C tel/fax.: + 48 (32)

WZÓR SKARGI EUROPEJSKI TRYBUNAŁ PRAW CZŁOWIEKA. Rada Europy. Strasburg, Francja SKARGA. na podstawie Artykułu 34 Europejskiej Konwencji Praw Człowieka

U S T A W A. z dnia. o zmianie ustawy o ułatwieniu zatrudnienia absolwentom szkół. Art. 1.

WYKORZYSTANIE ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH W ANALIZIE NUMERYCZNEJ PROJEKTOWANIA CZĘŚCI MASZYN

Zamawiający potwierdza, że zapis ten należy rozumieć jako przeprowadzenie audytu z usług Inżyniera.

Umowa o prace projektowe Nr

Procedura weryfikacji badania czasu przebiegu 1 paczek pocztowych

epuap Ogólna instrukcja organizacyjna kroków dla realizacji integracji

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Numeryczne metody analizy konstrukcji

INSTRUKCJA SERWISOWA. Wprowadzenie nowego filtra paliwa PN w silnikach ROTAX typ 912 is oraz 912 is Sport OPCJONALNY

1. Reforma procesu kształcenia jako filar linii programowej PSRP

Zmiany w wersji 1.18 programu VinCent Office.

MUP.PK.III.SG /08 Lublin, dnia r.

PROJEKTOWANIE PROCESÓW PRODUKCYJNYCH

Opis programu do wizualizacji algorytmów z zakresu arytmetyki komputerowej

Raport z przeprowadzenia ankiety dotyczącej oceny pracy dziekanatu POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA. WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ i INFORMATYKI

Zapytanie ofertowe dotyczy zamówienia publicznego o wartości nieprzekraczającej euro.

Automatyczne przetwarzanie recenzji konsumenckich dla oceny użyteczności produktów i usług

REGULAMIN PRZYJMOWANIA UCZNIÓW DO LICEUM PLASTYCZNEGO W KOLE

Generowanie kodów NC w środowisku Autodesk Inventor 2014

1 Przedmiot Umowy 1. Przedmiotem umowy jest sukcesywna dostawa: publikacji książkowych i nutowych wydanych przez. (dalej zwanych: Publikacjami).

ZP/341/52 /09 Zakopane dnia 17 września 2009 r. W s z y s c y

KLAUZULE ARBITRAŻOWE

PROGRAM NR 2(4)/T/2014 WSPIERANIE AKTYWNOŚCI MIĘDZYNARODOWEJ

Rudniki, dnia r. Zamawiający: PPHU Drewnostyl Zenon Błaszak Rudniki Opalenica NIP ZAPYTANIE OFERTOWE

PROCEDURA OCENY RYZYKA ZAWODOWEGO. w Urzędzie Gminy Mściwojów

Warunki Oferty PrOmOcyjnej usługi z ulgą

ZAPROSZENIE do złoŝenia OFERTY

Metody wyceny zasobów, źródła informacji o kosztach jednostkowych

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

ZP Obsługa bankowa budżetu Miasta Rzeszowa i jednostek organizacyjnych

Demontaż. Uwaga: Regulacja napięcia paska zębatego może być wykonywana tylko przy zimnym silniku.

RAPORT Z EWALUACJI WEWNĘTRZNEJ. Młodzieżowego Domu Kultury w Puławach W ROKU SZKOLNYM 2014/2015. Zarządzanie placówką służy jej rozwojowi.

Badania (PN-EN A1:2010) i opinia techniczna drzwi zewnętrznych z kształtowników aluminiowych z przekładką termiczną systemu BLYWEERT TRITON

Konferencja Sądu Arbitrażowego przy SIDiR WARUNKI KONTRAKTOWE FIDIC KLAUZULA 13 JAKO ODMIENNY SPOSÓB WYKONANIA ROBÓT A NIE ZMIANA UMOWY

Strategia rozwoju kariery zawodowej - Twój scenariusz (program nagrania).

PORÓWNANIE WYNIKÓW ANALIZY MES Z WYNIKAMI POMIARÓW TENSOMETRYCZNYCH DEFORMACJI KÓŁ KOLEJOWYCH ZESTAWÓW KOŁOWYCH

INFORMACJA PRASOWA. Cel: zakup komputerów, budowa sieci LAN, zakup i wdroŝenie aplikacji aktualnie dostępnych na rynku.

Dziękujemy za zainteresowanie

Projektowanie bazy danych

Kolegium Międzywydziałowych Indywidualnych Studiów Humanistycznych

PL B BUP 19/04. Sosna Edward,Bielsko-Biała,PL WUP 03/10 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

SPIS TREŚCI. Usytuowanie bramy i rodzaj sterowania mogą mied wpływ na poziom ryzyka, stwarzanego przez bramę z napędem.

Zapytanie ofertowe nr 3

Edycja geometrii w Solid Edge ST

PERSON Kraków

Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego. Specyfikacja warunków zamówienia

Załącznik nr 7 do Umowy Nr z dnia r. Oświadczenie Podwykonawcy (WZÓR) W związku z wystawieniem przez Wykonawcę: faktury nr z dnia..

Integracja systemów, integracja procesów

Umowa - wzór. Zawarta w dniu roku w Świątkach pomiędzy :

UZASADNIENIE. I. Potrzeba i cel renegocjowania Konwencji

1. Podstawy budowania wyra e regularnych (Regex)

Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego ZAPYTANIE OFERTOWE

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

Umowa kredytu. zawarta w dniu. zwanym dalej Kredytobiorcą, przy kontrasygnacie Skarbnika Powiatu.

Spis treści. Rozdział 1 ewyniki. mmedica - INSTR UKC JA UŻYTKO W NIKA

SPECYFIKACJA TECHNICZNA 2. PRACE GEODEZYJNE

3 Zarządzenie wchodzi w życie z dniem 1 listopada 2012 roku.

JĘZYK UML JAKO NARZĘDZIE MODELOWANIA PROCESU PROJEKTOWO-KONSTRUKCYJNEGO

ZAPYTANIE OFERTOWE Dotyczące zakupu bawełnianych koszulek dziecięcych T-shirt z nadrukiem

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

Stowarzyszenie REFA Wielkopolska Poznań, ul. Rubież 46 C3, Poznań

UMOWA NR w sprawie: przyznania środków Krajowego Funduszu Szkoleniowego (KFS)

Audyt SEO. Elementy oraz proces przygotowania audytu. strona

ZAPYTANIE OFERTOWE nr 2/POIR/2015

wzór Załącznik nr 5 do SIWZ UMOWA Nr /

INSTRUKCJA OBSŁUGI WD2250A. WATOMIERZ 0.3W-2250W firmy MCP

5 kwietnia 2016 r. Sprawdzian szóstoklasisty w roku szkolnym 2015/16

Ogólne warunki skorzystania z Oferty Promocyjnej. Tabela nr [1]: Kwoty zobowiązań w zależności od wybranego Planu Taryfowego.

Instrukcja Obsługi STRONA PODMIOTOWA BIP

Załącznik nr 3 do SIWZ

Umowa w sprawie przyznania grantu Marie Curie 7PR Wykaz klauzul specjalnych

Oprogramowanie klawiatury matrycowej i alfanumerycznego wyświetlacza LCD

Bazy danych. Andrzej Łachwa, UJ, /15

Transkrypt:

Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 13, No. 4 MODELING AND ANALYZE SHAFT OF AIRCRAFT ENGINE Jerzy Jaskólski Kraków University of Technology Institute of Automobiles and Internal Combustion Engine ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków, Poland tel.: +48 12 628 36 84 e-mail: jaskolsk@usk.pk.edu.pl Grzegorz Budzik, Ewelina Zalewska Rzeszów University of Technology Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautic Al. Powsta ców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland tel.: +48 17 8651642, fax: +48 17 8651150 e-mail: gbudzik@prz.edu.pl Abstract Application computer aided design and analyze CAD/CAE systems is necessary in create and verification process of elements of aircraft engine. CAD model building process of shaft of aircraft engine is possible in majority CAD systems. There are a few problem in the way of design and analyze part of engine. First problem is the choice of mesh model. Next problem is the choice analyze system and its compatibility with CAD system. Most of CAD/CAE systems are only theoretical compatibility. Next problem is find file data for export and import all data of model. Some times is necessary use translating program. If the geometry of elements is very complicate is necessary made simplification of CAD model. Reduction of detail in model permission import geometry data to FEM system. Next problem is determinate boundary conditions. Article presents problems of create CAD geometry of shaft of aircraft engine in CATIA system and import/export problems of data geometry for analyze in ANSYS 10.0 system. Keywords: CAD/CAE system, FEM analysis, aircraft engine, shaft, data geometry MODELOWANIE I ANALIZA WA U SILNIKA LOTNICZEGO Streszczenie Zastosowanie systemów wspomagania komputerowego projektowania i analizy CAD/CAE jest obecnie niezb dne w procesie tworzenia nowych i analizy ju istniej cych elementów silników lotniczych. Proces wykonania modelu wa u silnika nie jest skomplikowany, mo na tego dokona w wi kszo ci systemów CAD. Zasadnicze problemy zaczynaj si w momencie rozpocz cia analizy modelu. Pierwszym problemem jest wybór na podstawie, którego zostanie stworzona siatka elementów sko czonych. Nast pnym problemem jest wybór programu do analizy i jego kompatybilno z systemami CAD. Wi kszo systemów CAD/CAE jest tylko teoretycznie ze sob kompatybilne. Dlatego kolejny problem to znalezienie formatu zapisu pliku, który pozwoli przekazanie wszystkich danych modelu CAD. Cz sto nale y u y w tym miejscu specjalnych translatorów lub podprogramów. W przypadku skomplikowanej geometrii analizowanego elementu konieczne jest uproszczenie pewnych szczegó ów w taki sposób aby mo liwe by o wczytanie do programu MES przy jednoczesnym zachowaniu dok adno ci oblicze. Kolejnym problemem jest wczytanie danego modelu do programu MES i za o enie odpowiednich warunków granicznych. W artykule przedstawione s problemy tworzenia geometrii wa u silnika lotniczego w programie CATIA, przetwarzania i importu tej geometrii w celu wykonania oblicze w systemie ANSYS 10.0. S owa kluczowe: systemy CAD/CAE, analiza MES, silnik lotniczy, wa silnika, dane geometryczne

J. Jaskólski, G. Budzik, E. Zalewska 1. Wst p Jednym z g ównych elementów turbowa owego silnika lotniczego jest wa stoiskowy. Zadaniem tego wa u jest przekazywanie momentu obrotowego z wa u g ównego silnika do reduktora [3, 4, 6, 7]. W procesie modelowania wa u wykorzystane zosta o najnowsze dost pne na Politechnice Rzeszowskiej oprogramowanie CATIA V5R15. Proces wykonywania modelu geometrycznego wa u stanowi odr bne zagadnienie [2]. Analiza wa u zosta a wykonana w systemie ANSYS 10.0 jako temat badawczy wykonywany w ramach grantu obliczeniowego ACK CYFRONET Kraków, projekt nr MNiI/SGI_ONX/PRzesz/024/2005. Analizowany wa pochodzi od turbowa owego silnika o mocy 522 [kw] i mo e pracowa z maksymaln pr dko ci obrotow 40000 [obr/min.]. Model CAD wa u wykonany w systemie CATIA przedstawia rysunek 1. Szczegó owe dane dotycz ce parametrów silnika z przyczyn obj tych umowami o poufno ci nie mog y zosta przedstawione w artykule. Rys. 1. Model CAD wa u silnika lotniczego Fig. 1. CAD model of shaft of aircraft engine 2. Tworzenie siatki elementów sko czonych w programie CATIA V5R15 System CATIA posiada mo liwo ci analizy stworzonych w nim modeli. W tym celu mo na wykorzysta polecenia grupy Analysis and Simulation. Nale y jednak pami ta, e grupa Analysis and Simulation pozwala na przeprowadzenie wst pnych i do ogólnych oblicze wytrzyma o ciowych [8]. Je eli istnieje potrzeba przeprowadzenia bardziej z o onych oblicze nale y u y zaawansownych systemów MES. System CATIA mo na wykorzysta do stworzenia siatki elemntów sko czonych, do tego celu s u y modu Advanced Meshing Tools. Wykonanie siatki elementów sko czonych na storzonym wcze niej modelu CAD pozwala na wst pn ocen i korekt nieprawid owo ukszta towanych elementów sko czonych [8]. W systemie CATIA mo liwa jest równie szczegó owa analiza ka dego elementu wygenerowanej siatki. Podczas przeprowadzania analizy mo liwe jest okre lenie warunków, wed ug których zostanie ona przeprowadzona. Modu Advanced Meshing Tools umo liwia import oraz eksport siatek elementów sko czonych w postaci pliku tekstowego lub formatu zapisu zgodnego z CATIA V4 [9]. 162

Modeling and Analyze Shaft of Aircraft Engine Dla celów oblicze zosta stworzony uproszczony model CAD w którym pomini to wielowypusty i otwór olejowy. Model analizowanego wa u silnika zosta podzielony siatk dwudziestow z owych heksagonalnych elemetów sko czonych. Fragmet wa u podczas tworzenia siatki przedstawia rysunek 2. 3. Import danych do programu ANSYS 10.0 Rys. 2. Tworzenie siatki MES w programie CATIA V5R15 Fig. 2. Mesh create in CATIA V5R15 system Wykonana w programie CATIA siatka elementów sko czonych zosta a zapisana w postaci pliku z rozszerzeniem *.dat. Poniewa j zyk wewn trzny systemu CATIA jest kompatybilny jedynie z j zykiem do oblicze systemu NASTRAN konieczne jest wykorzystanie translatorów dla systemu ANSYS. Jednym z takich translatorów jest nak adka na system ANSYS Multiphisics typu ANSYS ICEM CFD 10.0 umo liwiaj ca translacj modelu MES na j zyk APLD (APLD ANSYS Parametric Design Language) [1]. Rysunek 3 przedstawia fragment siatki wa u silnika przekonwertowanej i zaimportowanej do programu ANSYS Multiphisics 10.0. Rys. 3. Fragment modelu MES w programie ANSYS 10.0 Fig. 3. Part of FEM model in ANSYS 10.0 System 163

4. Okre lanie warunków granicznych J. Jaskólski, G. Budzik, E. Zalewska Rozpatrywany wa obci ony jest g ównie momentem skr caj cym, wyst puj równie rozci gaj ce si y osiowe. Za o enie warunków brzegowych do cz ci wa u w których znajduje si wielowypust jest bardzo uci liwe ze wzgl du na du liczb w z ów. Rozwi zanie tego problemu stanowi zastosowanie komponentów. Komponenty s to wybrane grupy w z ów, którym mo na dowolnie odbiera stopnie swobody oraz nadawa obci enia [5]. Stworzenie komponentów przebiega wed ug nast puj cego schematu: wybranie polecenia tworzenia komponentów, wskazanie odpowiedniej powierzchni, wy wietlenie w z ów, zaznaczenie w z ów wewn trznych i ich wy wietlenie, utworzenie i nadanie nazwy komponentu. Praca w systemie z wykorzystaniem komponentów pozwala w sposób prosty i szybki za o y warunki brzegowych dla analizowanego wa u. Rysunek 4 przedstawia komponenty wielowypustu i cz ci sto kowej wa u. Rys. 4. Komponenty cz ci sto kowej i wielowypustu wa u silnika Fig. 4. Components of working back cone and splines Analizowany wa silnika posiada maksymaln pr dko robocz 40000 obr/min dlatego do oblicze za o ono wymuszenie w postaci maksymalnej pr dko ci obrotowej podanej w jednostkach [s -1 ]. Wa zosta obci ony momentem skr caj cym M S =124 [Nm]. Zastosowanie komponentów wymaga o przeliczenia momentu skr caj cego na si przypadaj c na jeden w ze. Podobne przeliczenia nale a o wykona dla w z ów komponentu typu gwint w którym si osiow F o =231912 [N] podzielono na ilo w z ów komponentu i przy o ono do ka dego w z a. 5. Wykonanie oblicze wa u silnika lotniczego Po za o eniu warunków granicznych w postaci obci e odpowiednich cz ci wa u i odebraniu odpowiednich stopni swobody mo liwe by o przyst pienie do wykonania oblicze wytrzyma o ciowych. Ze wzgl du na obj to przeprowadzonych oblicze artyku nie skupia si wy cznie na tej kwestii lecz przedstawia problemy zwi zane ca ym procesem modelowania i analizy. Program ANSYS Multiphysics 10.0 posiada procesor Solution, który umo liwia 164

Modeling and Analyze Shaft of Aircraft Engine wykonania oblicze MES przedstawionego modelu wa u silnika. System ANSYS posiada równie postprocesor General Postprocesor, umo liwiaj cy odczyt i wizualizacj wyników oblicze. Wizualizacj wyników w postaci napr e przedstawia rysunek 5, wizualizacj przemieszcze wywo anych zadanymi obci eniami pokazuje rysunek 6. Rys. 5. Wizualizacja napr e w systemie ANSYS 10.0 Fig. 5. Stresses visualization in ANSYS 10.0 System 5. Wnioski Rys. 6. Wizualizacja przemieszcze wa u w systemie ANSYS 10.0 Fig. 6. Displacements visualization in ANSYS 10.0 System Wi kszo systemów s u cych do analizy modeli z wykorzystaniem metody elementów sko czonych posiada ubogi i trudny w obs udze modu modelowania geometrycznego. Wykonywanie analizy elementów silników lotniczych o skomplikowanych kszta tach wymaga 165

J. Jaskólski, G. Budzik, E. Zalewska zastosowania programów CAD i CAE. Niestety import i export danych geometrycznych pomi dzy tymi programami nie jest atwy, dlatego nale y wykorzystywa specjalne translatory. Zastosowanie wspólne systemów CATIA i ANSYS pozwala na osi gni cie optymalnych rezultatów w procesie modelowania i analizy. W opisanym przypadku stworzenie geometrii wa u w systemie CATIA zosta o wykonane w sposób szybki i dok adny. Mo liwe równie w tym systemie wykonanie siatki elementów sko czonych. W wyniku translacji geometrii mo liwe by o jej zaimportowanie do systemu ANSYS 10.0. W systemie tym zosta y za o one warunki graniczne i wykonane obliczenia. W chwili obecnej coraz wi cej producentów systemów do modelowania i analizy stara si stworzy oprogramowanie w którym przej cie pomi dzy modelem geometrycznym i modelem MES b dzie wykonywane w prosty sposób. Zosta o to zrealizowane w przypadku programów CAD wyparzonych w proste modu y do analizy in ynierskiej. Jednak wi kszo specjalistycznego oprogramowania do analizy MES wymaga stosowania oddzielnie modelowania CAD i odpowiednich translatorów. Dlatego celem tej publikacji by o przybli enie mo liwo ci przekazywania i translacji danych pomi dzy systemami CAD i MES podczas modelowania i analizy wa u silnika lotniczego. Literatura [1] ANSYS Multiphysics 10.0 documentation. [2] Cygnar, M., Budzik, G., Wybrane aspekty projektowania elementów wiruj cych maszyn przep ywowych z wykorzystaniem wspomagania komputerowego, Wydawnictwo Pa stwowej Wy szej Szko y Zawodowej w Nowym S czu, Nowy S cz 2005. [3] D ygad o, Z., y wi ski, M., Oty, J., Szczeci ski, S., Wiatrek, R., Zespo y wirnikowe silników turbinowych, Wydawnictwa Komunikacji i czno ci, Warszawa 1982. [4] Kici ski, J., Dynamika wirników i o ysk lizgowych, Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przep ywowych PAN, Gda sk 2005. [5] aczek, S., Wprowadzenie do systemu elementów sko czonych ANSYS, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 1999. [6] unarski, J., Technologia silników lotniczych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1986. [7] Oczo, K., E., (red.), Rotary Fluid-Flow Machines, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1998. [8] Skarka, W., Mazurek, A., CATIA podstawy modelowania i zapisu konstrukcji, Wydawnictwo Helion, Gliwice 2005. [9] Wyle o, M., CATIA podstawy modelowania powierzchniowego i hybrydowego, Wydawnictwo Helion, Gliwice 2003. 166