Využití FEM při optimalizaci šroubových spojů
Title Alternative:Wykorzystanie metody FEM w optymalizacji połączeń gwintowych:
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Date
2009
Authors
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Volume Title
Publisher
Technická univerzita v Liberci, Česká republika
Abstract
Tento článek se zabývá názornou ukázkou využití metody konečných prvků FEM při optimalizaci předepjatých šroubových spojů. Analyzován byl šroubový spoj mezi víkem a válcem vyvíjeného stacionárního motoru. V první fázi byl zmapován problém a provedena strukturální FEM analýza stávajícího stavu. Využitím klasické teorie šroubových spojů byla dále navržena optimální varianta uspořádaní šroubového spoje. Tento návrh byl opět podroben FEM analýze a výsledky byly porovnány se stávajícím stavem. Článek názorně ukazuje efektivní přístup k optimalizaci šroubových spojů, který spočívá v kombinaci znalosti klasické teorie a využití moderních výpočtových metod.
Niniejszy artykuł przedstawia przykładowy sposób wykorzystania metody elementów skończonych (FEM) w optymalizacji połączeń gwintowych. Analizie poddano połączenie gwintowe między wiekiem i bębnem projektowanego silnika stacjonarnego. W pierwszym etapie zdefiniowano problem i przeprowadzono strukturalną FEM analizę istniejącego stanu. Następnie, w drodze zastosowania klasycznej teorii połączeń gwintowych opracowano optymalny wariant układu połączenia gwintowego. Ten układ ponownie poddano analizie FEM a wyniki porównano ze stanem istniejącym. Artykuł stanowi poglądową prezentację efektywnego podejścia do optymalizacji połączeń gwintowych, które polega na połączeniu wiedzy teorii klasycznej z wykorzystaniem nowoczesnych metod obliczeniowych.
This paper deals with an illustration of the finite element method (FEM) application to the optimization of the preloading screw connection. The screw connection between the stationary engine housing cap and a cylinder is analyzed. In the first stage the problem was mapped, and the current state was computed while using FEM. By using the classic theory of the pre-tensioned screw connection, an optimum form of the connection was designed. This variation was controlled by FEM, and the results were compared with the previous state. This paper shows in detail an effective approach to optimization of the screw connection where a combination of knowledge of the classic theory and usage of modern computational method is applied.
Der Artikel zeigt in einem anschaulichen Beispiel, wie die Finite-Element-Methode bei der Optimierung von vorgespannten Schraubverbindungen eingesetzt werden kann. Analysiert wurde eine Schraubverbindung zwischen Motorblock und Zylinderkopf eines zu entwickelnden Stationärmotors. In der ersten Phase wurde der Sachverhalt festgestellt und eine strukturelle FEM- Analyse des bestehenden Zustands vorgenommen. Unter Anwendung der klassischen Theorie der Schraubenverbindungen wurde anschließend eine optimale Variante der Gestaltung der Schraubverbindung entworfen. Dieser Entwurf wurde erneut einer FEM-Analyse unterzogen und das Ergebnis mit dem bestehenden Zustand verglichen. Der Artikel zeigt anschaulich das effektive Vorgehen bei der Optimierung von Schraubverbindungen, die in der Kombination der Kenntnisse der klassischen Theorie und Anwendung moderner Berechnungsmethoden besteht.
Niniejszy artykuł przedstawia przykładowy sposób wykorzystania metody elementów skończonych (FEM) w optymalizacji połączeń gwintowych. Analizie poddano połączenie gwintowe między wiekiem i bębnem projektowanego silnika stacjonarnego. W pierwszym etapie zdefiniowano problem i przeprowadzono strukturalną FEM analizę istniejącego stanu. Następnie, w drodze zastosowania klasycznej teorii połączeń gwintowych opracowano optymalny wariant układu połączenia gwintowego. Ten układ ponownie poddano analizie FEM a wyniki porównano ze stanem istniejącym. Artykuł stanowi poglądową prezentację efektywnego podejścia do optymalizacji połączeń gwintowych, które polega na połączeniu wiedzy teorii klasycznej z wykorzystaniem nowoczesnych metod obliczeniowych.
This paper deals with an illustration of the finite element method (FEM) application to the optimization of the preloading screw connection. The screw connection between the stationary engine housing cap and a cylinder is analyzed. In the first stage the problem was mapped, and the current state was computed while using FEM. By using the classic theory of the pre-tensioned screw connection, an optimum form of the connection was designed. This variation was controlled by FEM, and the results were compared with the previous state. This paper shows in detail an effective approach to optimization of the screw connection where a combination of knowledge of the classic theory and usage of modern computational method is applied.
Der Artikel zeigt in einem anschaulichen Beispiel, wie die Finite-Element-Methode bei der Optimierung von vorgespannten Schraubverbindungen eingesetzt werden kann. Analysiert wurde eine Schraubverbindung zwischen Motorblock und Zylinderkopf eines zu entwickelnden Stationärmotors. In der ersten Phase wurde der Sachverhalt festgestellt und eine strukturelle FEM- Analyse des bestehenden Zustands vorgenommen. Unter Anwendung der klassischen Theorie der Schraubenverbindungen wurde anschließend eine optimale Variante der Gestaltung der Schraubverbindung entworfen. Dieser Entwurf wurde erneut einer FEM-Analyse unterzogen und das Ergebnis mit dem bestehenden Zustand verglichen. Der Artikel zeigt anschaulich das effektive Vorgehen bei der Optimierung von Schraubverbindungen, die in der Kombination der Kenntnisse der klassischen Theorie und Anwendung moderner Berechnungsmethoden besteht.
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ISSN
1803-9782