Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

High pressure chamber stress analysis

Artem Solop

Abstract

The Topic of this diploma thesis, is High Pressure Chamber stress analysis carried out by finite element computational software delivered by ANSYS Inc. High pressure chamber consists of two cylindrical cells assembled one on the other by thermal shrink. It was used for experimentation study, under high pressure application P =600[MPa]. After several cycles outer cell cracked, and the use of High Pressure Chamber became impossible. This diploma tries to enclose, and present the reason of High pressure chamber failure. High Pressure Chamber consist of 7 main parts: 1. - Inner cell of High pressure chamber 2. - Outer cell of High pressure chamber 3. - Screw M14 4. - washer 5. - Pad 6. - Pad plate 7. - Screw M4 Analyses of mentioned High pressure chamber is done in 10 steps: 1. Inner cell of High Pressure Chamber pressurization with pressure application P=877 [MPa]; 2. Pressure unload P= 0[MPa]; 3. Inner cell cooling till T=-200[oC]; 4. Inner cell insert into outer cell; 5. Inner cell temperature normalizing T=+22[oC]; 6. Inner cell temperature rise T=+300[oC]; 7. Screw M14 pretension with pretension load F=2300[N]; 8. Operational pressure application to the whole high pressure chamber P= 600[MPa]; 9. Pressure unload P=0 [MPa]; 10. Pad force application F=6370[N]; ANSYS simulation process showed that main problem for crack creation is most probably thermal shrink assembly of 2 cells (6 step of simulation), and the weak zone of crack initiation is screw M14 hole in the outer chamber. Hoop stresses in that zone achieved around 1000[MPa], that is already much higher than Yield Strength of outer cell material (17-4PH).
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Artem Solop (FPAE) Artem Solop,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Analiza naprezen komory wysokocisnieniowej
Supervisor
Jakub Pawlicki (FPAE/IAAM) Jakub Pawlicki,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)
Study subject / specialization
, Lotnictwo i Kosmonautyka
Language
(en) English
Status
Finished
Defense Date
12-02-2016
Issue date (year)
2016
Pages
46
Internal identifier
MEL; PD-3536
Reviewers
Jakub Pawlicki (FPAE/IAAM) Jakub Pawlicki,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Grzegorz Krzesiński (FPAE/IAAM) Grzegorz Krzesiński,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
Komora wysokiego cisnienia
Keywords in English
High Pressure Chamber
Abstract in Polish
Streszczenie Tematem pracy dyplomowej, jest analiza naprężeń komory wysokich ciśnień metodą elementów skończonych wykonana z użyciem oprogramowania ANSYS Inc. Komora wysokiego ciśnienia składa się z dwóch cylindrycznych elementów montowanych jeden na drugim połączeniem skurczowym. Na komorze przeprowadzono pewien eksperyment pod wysokim ciśnieniem P = 600[MPa]. Po kilku cyklach zewnętrzny element komory pękł, i jej dalsze użytkowanie stało się niemożliwe. Niniejsza praca stanowi próbę wyjaśnienia przyczyn awarii. Komora wysokiego ciśnienia składa się z 7 następujących części: 1. - Element wewnętrzny 2. - Element zewnętrzny 3. - Śruba M14 4. - Podkładka 5. - Bloczek 6. – Podkładka bloczka 7. - Śruba M4 Analiza naprężeń wspomnianej komory wysokiego ciśnienia odbywa się w 10 etapach: 1. Poddanie wewnętrznego elementu komory wysokiemu ciśnieniu P = 877 [MPa]; 2. Obniżenie ciśnienia do P = 0 [MPa]; 3. Ochłodzenie elementu wewnętrznego komory do T = -200 [oC]; 4. Umieszczenie elementu wewnętrznego komory w zewnętrznym; 5. Unormowanie temperatury elementu wewnętrznego komory do T = + 22 [°C]; 6. Podgrzanie elementu wewnętrznego komory do T = + 300 [oC]; 7. Dokręcenie śruby M14 do momentu uzyskania siły dociskającej F = 2300 [N]; 8. Poddanie całej komory ciśnieniu operacyjnemu P = 600 [MPa]; 9. Obniżenie ciśnienia do P = 0 [MPa]; 10. Poddanie bloczku sille F = 6370 [N]; Przeprowadzona symulacja powyższego procesu w oprogramowaniu ANSYS wykazała, że głównym powodem powstania pęknięcia najprawdopodobniej jest niedoszacowanie parametrów skurczu termicznego obu elementów komory (6 krok symulacji), a strefą inicjacji pęknięcia jest otwór dla śruby M14 w zewnętrznej komorze. Naprężenie obwodowe w tej strefie osiągnęło w symulacji około 1000 [MPa], co jest znacznie wyższą wartością niż granica sprężystości Re materiału elementu zewnętrznego komory (17-4PH).
File
  • File: 1
    Dyplom_HPC_stress_analysis.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 9319

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT53b44343ff0f466789a83519ad9b4645/
URN
urn:pw-repo:WUT53b44343ff0f466789a83519ad9b4645

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page