Elementtimenetelmään perustuva työpohja tuuliturbiinin vaihteen valukoteloiden lujuustarkastelulle
Metsävainio, Tuomas (2019)
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019051710315
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019051710315
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää ANSYS Workbench -ohjelmaan työpohja FEM-analyysiä varten. Työpohjan avulla havaittaisiin alustavat jännityskeskittymät ja mahdottomat muodot valukoteloissa. Tutkimuksen tarkoituksena on tehostaa valukoteloiden alustavaa suunnitteluprosessia. Työn toimeksiantajana on Moventas Gears Oy, joka on johtava tuuliturbiinien vaihdelaatikkojen valmistaja.
Teoriaperustan koottiin aihetta käsitteleviä aikaisempia töitä, tutkimuksia ja alan standardeja. Työssä selvitettiin tarvittavat kuormitukset, reunaehtojen mallintamiset ja elementtiverkotuksen ominaisuudet. Työpohjan ominaisuuksien ja reunaehtojen käyttämiseen kehitettiin Excel-työkirja, jonka tarkoituksena on nopeuttaa työpohjan käyttämistä.
Työn aikana työpohjan käyttämiseen löydettiin toimiva ratkaisu ja saatujen tulosten luotettavuus todettiin työssä onnistuneeksi. Tulosten perusteella työpohja auttaa havaitsemaan valukoteloiden jännityskeskittymiä tutkimuksen tavoitteiden mukaisesti.
Työpohjan käyttämisen tueksi nähtiin tarpeelliseksi luoda ohjeistus, jossa ohjataan FEManalyysien tekemistä ANSYS Workbenchissä ja sitä, kuinka saatuja tuloksia tulee käsitellä valukoteloiden optimoinnin kannalta. Jatkossa tulisi tutkia työpohjan parempia optimointimahdollisuuksia, jotta työpohjan käyttäminen tulevaisuudessa olisi kattavampaa. The target of the bachelor’s thesis was to develop a FEM-analysis work template for ANSYS Workbench program. The work template could show preliminary stress concentrations and impossible shapes in casted housings. The purpose of the study is to enhance preliminary design process of casted housings. The assignor of the study is Moventas Gears Ltd, who is the leading manufacturer of wind turbine gearboxes.
The theoretical framework for the work was collected from previous works, research and standards of the field. The loads, modelling the boundary conditions and element mesh were defined for the work template. An excel worksheet was developed for using properties and boundary conditions of the work template to speed the using process.
During the work working solution for the work template was discovered and the reliability of the results from the work template was successful. The results show that the work template helps to observe the stress concentrations in the casted housings, which was the objective of the study.
Creating instructions on how to work with FEM-analysis in ANSYS Workbench and how to use the results to optimize the casted housings was considered necessary to support using of the work template. In the future, optimization possibilities for the work template should be studied to make the work template more extensive.
Teoriaperustan koottiin aihetta käsitteleviä aikaisempia töitä, tutkimuksia ja alan standardeja. Työssä selvitettiin tarvittavat kuormitukset, reunaehtojen mallintamiset ja elementtiverkotuksen ominaisuudet. Työpohjan ominaisuuksien ja reunaehtojen käyttämiseen kehitettiin Excel-työkirja, jonka tarkoituksena on nopeuttaa työpohjan käyttämistä.
Työn aikana työpohjan käyttämiseen löydettiin toimiva ratkaisu ja saatujen tulosten luotettavuus todettiin työssä onnistuneeksi. Tulosten perusteella työpohja auttaa havaitsemaan valukoteloiden jännityskeskittymiä tutkimuksen tavoitteiden mukaisesti.
Työpohjan käyttämisen tueksi nähtiin tarpeelliseksi luoda ohjeistus, jossa ohjataan FEManalyysien tekemistä ANSYS Workbenchissä ja sitä, kuinka saatuja tuloksia tulee käsitellä valukoteloiden optimoinnin kannalta. Jatkossa tulisi tutkia työpohjan parempia optimointimahdollisuuksia, jotta työpohjan käyttäminen tulevaisuudessa olisi kattavampaa.
The theoretical framework for the work was collected from previous works, research and standards of the field. The loads, modelling the boundary conditions and element mesh were defined for the work template. An excel worksheet was developed for using properties and boundary conditions of the work template to speed the using process.
During the work working solution for the work template was discovered and the reliability of the results from the work template was successful. The results show that the work template helps to observe the stress concentrations in the casted housings, which was the objective of the study.
Creating instructions on how to work with FEM-analysis in ANSYS Workbench and how to use the results to optimize the casted housings was considered necessary to support using of the work template. In the future, optimization possibilities for the work template should be studied to make the work template more extensive.