Czasopismo | INŻYNIERIA MATERIAŁOWA | Rocznik 2019 - zeszyt 6

Analysis the state of stress in a stainless steel plate with stress concentrator in the form of circular hole

Analiza stanu naprężenia w tarczy ze stali nierdzewnej z koncentratorem naprężeń w postaci otworu kołowego

10.15199/28.2019.6.4

nr katalogowy: 124112
10.15199/28.2019.6.4

Streszczenie

The paper presents an analytical, numerical and experimental analysis of the state of stress in a plate with stress concentrator in the form of circular hole subjected to uniaxial tension. This type of the plate have found wide spread applications in the field of aerospace, marine and automobile engineering. The maximum difference in the values of reduced stresses calculated analytically in relation to the results obtained experimentally was δσa red = -19.74%. However, the maximum difference in the values of reduced stress calculated numerically using the finite element method (FEM) with the ANSYS program in relation to the results obtained experimentally δσn red = -31.86%, The study showed that the analytically calculated and numerically determined stresses are lower than the stresses obtained experimentally, which results in less operational safety of the structural element. However, the numerical method in the form of the finite element method becomes, in the case of a very complicated element shape, the only method for determining the magnitude and distribution of stresses near the notch in the designed element.

Abstract

Celem pracy jest analityczna, numeryczna oraz eksperymentalna analiza stanu naprężenia w tarczy z koncentratorem naprężeń w postaci otworu kołowego o średnicy d poddanej jednoosiowemu rozciąganiu siłą Pi i na tej podstawie zlokalizowanie stref spiętrzenia naprężeń.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Mallikarjun B., Dinesh P., Parashivamurthy K. I.: Finite Element Analysis of elastic stresses around holes in plate subjected to uniform tensile loading. Bonfring International Journal of Industrial Engineering and Management Science 2 (4) (2012) 136÷142.
[2] Rani S. A., Sireesha S. C.: Effect of orientation angle of elliptical hole in thermoplastic composite plate at different loads. International Journal of Computational Engineering Research (IJCER) 4 (10) (2014) 16÷20.
[3] Abdullah A.: Comparison the stresses and deflections of an isotropic and orthotropic rectangular plates with central circular hole under tension load. Al-Rafidaing Enginering 20 (4) (2004) 137÷153.
[4] Saroha M.: Analyse the stress concentration effect of a perforated plate under uniaxial loading using Ansys. International Journal of All Research Education and Scientific Methods 5 (2) (2017) 8÷16.
[5] Achtelik H., Gasiak G., J. Grzelak J.: Strength tests of axially symmetric perforated plates for chemical reactors: Part 1 — The simulation of stress state. International Journal of Pressure Vessels and Piping 85 (2008) 248÷256.
[6] Kazberuk A., Savrug M.: Współczynniki insywności naprężeń w wierzchołku rombowego otworu w rozciąganej płycie. Acta Mechanica at Automatica 1 (2) (2007) 45÷48.
[7] Sharma D.: Stress concentration around circular/elliptical/triangular cutouts in infinite cmposite plate. Proceedings of the World Congress on Engineering 3 (2011) 1÷6.
[8] Achtelik H., Gasiak G., Grzelak J.: Strength tests of axially symmetric perforated plates for chemical reactors: Part 2 — Experiments. International Journal of Pressure Vessels and Piping 85 (2008) 257÷264.
[9] Thorwat P. J., Marne R.: Stress analysis of a perforated plate through experimental and computational methods. International Engineering Research Journal 1 (6) (2015) 482÷487.
[10] Gunwant D., Singh J. P.: Stress and displacement analysis of a rectangular plate with central elliptical hole. International Journal of Engineering and Innovative Technology 3 (3) (2013) 387÷392.
[11] Woo J., Won-Bae Na.: Effect of cutout orientation on stress concentration of perforated plates witch various cutouts and bluntness. International Journal of Ocean System Engineering 1 (2) (2011) 95÷101.
[12] Khechai A., Tati A.: Finite Element Analysis of stress concentrations in isotropic and composite plates with elliptical holes. Mechanical Engineering, Switzerland (2015) 427÷436.
[13] Gokul P. V., Kuriakose B.: Numerical analysis of thin plates with holes. Applied Mechanics and Materials 857 (2017) 154÷158.
[14] Pawar P., Ballav R., Kumar A.: Finite Element Method analysis of rectangular plate with circular hole using Ansys. International Journal Chem. Sci. 14 (4) (2016) 2787÷2798.
[15] Babulal K. S., Vimalkannan I.: SCF on isotropic rectangular plate witch central circular hole using Finite Element Analysis. International Journal of Mechanical an Production Engineering 3 (5) (2015) 114÷117.
[16] Konieczny M., Gasiak G.: Analysis of the impact of slot geometry on the stresses distribution in a plate of S235JR steel subjected at biaxial load. Inżynieria Materiałowa Material Engineering 226 (6) (2018) 228÷235.
[17] Konieczny M.: Analiza wpływu otworu na rozkład naprężeń w szerokiej tarczy przy dwuosiowym obciążeniu. Badania i Rozwój Młodych Naukowców w Polsce - Nauki techniczne i inżynieryjne, Z. 7 (2018) 51÷58.
[18] Konieczny M.: Wpływ geometrii otworu eliptycznego na rozkład naprężeń w płycie przy jednoosiowym obciążeniu. Badania i Rozwój Młodych Naukowców w Polsce - Nauki techniczne i inżynieryjne, Z. 1 (2019) 18÷26.
[19] Mohsin N. R., Aoda Y. F., Sayel R. A.: Determination the effect of circular hole on the stress concentration for a plate subjected to uniaxial and biaxial stresses in tension and compression status. International Journal for Management Science and Technology 3 (1) (2015) 3÷17.
[20] Konieczny M., Gasiak G.: State of stress in the plate with slot at biaxial load. Conference Proceedings Fatigue Failure and Fracture Mechanics XXVII (2018) 1÷9.
[21] Kirsche E.: Die theorie der elastizitat und die bedurfnisse der festigkeitslehre. Zeitschrift des Vereines Deuccher Ingenieure (1898) 797÷-807.
[22] Timoshenko S. P., Goodier J. N.: Theory of elasticity. McGraw-Hill, New York (1951) 575.
[23] www.mesco.com.pl 15.04.2017.
[24] Orłoś Z.: Doświadczalna analiza odkształceń i naprężeń. PWN, Warszawa (1977).
[25] Jakubowicz A., Orłoś Z.: Wytrzymałość materiałów. WNT, Warszawa (1984).

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 124112 "Analysis the state of str..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - e-zeszyt (pdf) 2019-6 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	65.00 zł

Prenumerata

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - pakowanie i wysyłka	21.00 zł brutto 17.07 zł netto 3.93 zł VAT (stawka VAT 23%)

513.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2019-6

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma