Anti-vibrációs csőbilincs szilárdsági végeselemes vizsgálata

Abstract

A szakdolgozat célja egy DN250 méretű anti-vibrációs csőbilincs végeselemes szilárdsági vizsgálata volt annak érdekében, hogy meghatározhatók legyenek a csőmegfogás gyakorlati alkalmazásához szükséges jellemzők, elsősorban a merevségi és megengedett terhelési értékek. Ezek az adatok közvetlenül felhasználhatók csővezetéki feszültséganalízisekben, így pontosabban vehetők figyelembe a csőmegfogások hatásai a csővezetékek feszültségállapotára és a tartószerkezetre átadódó reakcióerőkre. A dolgozatban két különböző felépítésű szimulációs modellt készítettem. Az 1. modellben a csavarkötést vonalelemként, a 2. modellben pedig testmodellként vettem figyelembe. A számítások során nemlineáris viselkedést is figyelembe kellett venni, amely elsősorban a kontaktfelületek közötti súrlódásból adódott. A modellekbe egy merev csőelemet is beillesztettem, hogy a cső deformációja ne befolyásolja a bilincs saját merevségi és terhelhetőségi jellemzőit. A vizsgálatok során külön elemeztem az egyirányú és a kombinált terhelési eseteket, majd a reakcióerők és elmozdulások alapján meghatároztam az irányfüggő merevségeket és a megengedett terheléseket. A vizsgálatok mellett elemeztem a 2. modell kritikus alkatrészeit is. Megvizsgáltam a rezgéscsillapító gumilapok deformációját és feszültségállapotát, továbbá a csavarkötéseket az MSZ EN 13480-3 szabvány kritériumai alapján. További feladatként függvényeket állítottam elő a csőbilincs előterhelésének változtatásával, amelyek a merevség, a feszültségállapot és a meghúzási nyomaték kapcsolatát írják le. A bilincs lengéstani viselkedését is elemeztem, meghatároztam sajátfrekvenciáit terhelt és terheletlen állapotban, majd API 618 alapján ellenőriztem a rezonancia lehetőségét. Az eredmények alapján a két modell merevségi és terhelhetőségi jellemzői számottevően eltértek, különösen kombinált terhelések esetén. Megállapítottam, hogy a függőleges irányú merevséget jelentősen növeli a csavar előfeszítése, míg a vízszintes irányú merevségek többirányú terheléseknél csökkennek. A sajátfrekvencia-vizsgálat azt mutatta, hogy a bilincs legkisebb sajátfrekvenciája elkerüli az API 618 szerinti tiltott üzemeltetési tartományt, ezért káros rezonancia a vizsgált esetben nem várható. A kidolgozott eljárás és a meghatározott adatok alkalmasak a csőmegfogások valósághűbb modellezésére, ugyanakkor a számítási eredmények megerősítéséhez későbbi kísérleti mérések és anyagvizsgálatok szükségesek.