Analysis and optimization of stress distribution in complex shell structures
[ 1 ] Instytut Mechaniki Stosowanej, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
[ 1 ] Instytut Mechaniki Stosowanej, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
[ 1 ] Instytut Mechaniki Stosowanej, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
PL Analiza i optymalizacja rozkładu naprężeń w złożonych konstrukcjach powłokowych
english
- stress distribution
- optimization
- shell structures
- pressure vessels
- rozkład naprężeń
- optymalizacja
- konstrukcje powłokowe
- zbiorniki ciśnieniowe
EN The presented work is devoted to the analysis and optimization of stress distribution in complex shell structures. An analytical solution to the problem of stress and deformations in the cylindrical pressure vessel with standard dished ends is solved using linear shell theory. The outcome of the study implies that the analytical solution can be inaccurate. To address this issue, the same structures are then investigated using the Ritz method. The results agree with the solution of the finite element method. Due to the unfavourable stress distribution in standard dished ends, the shape optimization study is further carried out using analytical and numerical approach. Finally, the optimization results are verified in an experimental study. The pressure vessel with the optimized dished end is manufactured using the additive manufacturing method. The strain gauge measurements are performed to evaluate the stress distribution. Good agreement is achieved, which confirms the advantageous characteristics of the optimized dished ends.
PL Przedstawiona praca jest poświęcona analizie i optymalizacji rozkładu naprężeń w złożonych konstrukcjach powłokowych. Rozwiązanie analityczne problemu naprężeń i deformacji w walcowym zbiorniku ciśnieniowym ze znormalizowanymi dennicami jest otrzymane stosując liniową teorię powłok. Rezultaty badania wskazują, że rozwiązanie analityczne może być niedokładne. W celu odniesienia się do tego problemu, te same konstrukcje są ponownie przebadane z zastosowaniem metody Ritza. Wyniki są zgodne z rozwiązaniem otrzymanym za pomocą metody elementów skończonych. W związku z niekorzystnym rozkładem naprężeń w znormalizowanych dennicach, przeprowadzono optymalizację ich kształtu w sposób analityczny i numeryczny. Ostatecznie wyniki optymalizacji zostały zweryfikowane w badaniu eksperymentalnym. Zbiornik ciśnieniowy ze zoptymalizowaną dennicą jest wytworzony za pomocą technik przyrostowych. Badania tensometryczne są przeprowadzone celem wyznaczenia rozkładu naprężeń. Osiągnięto dobrą zgodność wyników, co potwierdza korzystne właściwości zoptymalizowanych dennic.
159
engineering and technical sciences
mechanical engineering
DrOIN 2211
public
Bogdan Bochenek
Kraków, Polska
02.08.2022
polish
public
Piotr Iwicki
Gdańsk, Polska
31.08.2022
polish
public
dissertation
Poznań, Polska
14.10.2022
Rada Dyscypliny Inżynieria Mechaniczna Politechniki Poznańskiej
doktor nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie: inżynieria mechaniczna