Analiza MES obudowy – Case Study

Projektowanie specjalistycznych urządzeń ciśnieniowych, zwłaszcza o nietypowej geometrii, której nie da się przeliczyć za pomocą wzorów, to częste wyzwanie dla producentów z branży przemysłowej. Konieczność spełnienia rygorystycznych norm bezpieczeństwa, przy jednoczesnej presji na optymalizację masy i kosztów, wymaga zastosowania zaawansowanych narzędzi inżynierskich.

W tym studium przypadku pokażemy, jak nasz zespół wykorzystał obliczenia wytrzymałościowe Metodą Elementów Skończonych (analiza MES), aby zweryfikować i wzmocnić konstrukcję obudowy wymiennika ciepła, gwarantując jej pełne bezpieczeństwo i zgodność z normą EN 13445-3.

Wyzwanie Klienta: Bezpieczeństwo nietypowej konstrukcji pod wysokim ciśnieniem

Klient stanął przed zadaniem zaprojektowania obudowy wymiennika ciepła o nietypowej, prostopadłościennej konstrukcji z płaskimi ścianami. Urządzenie miało pracować w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury, a dodatkowo być narażone na obciążenia od instalacji i wiatru.

Główne wyzwania inżynierskie:

• Zgodność z normami: Projekt musiał spełniać rygorystyczne wymagania normy EN 13445-3 zharmonizowanej z Dyrektywą Ciśnieniową (PED 2014/68/UE).
• Zapewnienie wytrzymałości: Nietypowy kształt sprawiał, że tradycyjne metody obliczeniowe z użyciem wzorów nie miały zastosowania do tej konstrukcji i potwierdzenia jej bezpieczeństwa.
• Optymalizacja konstrukcji: Należało znaleźć kompromis między wymaganą wytrzymałością a masą i kosztem wykonania wzmocnień.

Zastosowane Rozwiązanie: Zaawansowane symulacje MES i optymalizacja projektu

Nasz zespół, bazując na doświadczeniu zdobytym w analizach podobnych konstrukcji, ustalił z klientem wykonanie analiz modelem elasto-plastycznym (zgodnie z Załącznikiem B) i podszedł do problemu w sposób iteracyjny, optymalizując model w kolejnych krokach z wykorzystaniem zaawansowanych symulacji MES.

Krok 1: Budowa modelu i pierwsza analiza

Stworzyliśmy model powłokowo-bryłowy konstrukcji, uwzględniając naddatek na korozję i tolerancje wykonawcze. Następnie, zgodnie z wytycznymi normy EN 13445-3, przeprowadziliśmy symulację metodą GPD-DC (Gross Plastic Deformation Design Check).

Wynik? Pierwsza analiza wykazała, że konstrukcja jest zbyt słaba. Brak zbieżności obliczeń był jasnym sygnałem, że pierwotny projekt nie gwarantuje bezpieczeństwa i wymaga modyfikacji. To kluczowy moment, w którym symulacja zapobiega kosztownym błędom na etapie produkcji.

Krok 2: Modyfikacje i optymalizacja konstrukcji

Dzięki precyzyjnym danym z symulacji, zidentyfikowaliśmy najsłabsze punkty projektu. Wprowadziliśmy serię ukierunkowanych zmian:

• Zmodyfikowaliśmy rozstaw i grubość żeber wzmacniających.
• Zwiększyliśmy grubość płyt w krytycznych miejscach przy kołnierzach.
• Zastosowaliśmy wewnętrzne wzmocnienia, które okazały się kluczowe dla redukcji całkowitej masy.

Po wprowadzeniu zmian finalna analiza MES potwierdziła, że konstrukcja spełnia wszystkie wymagania wytrzymałościowe i normatywne.

Co projekt zyskał dzięki symulacji?

Współpraca z CIM-mes i wykorzystanie symulacji MES przyniosło klientowi konkretne korzyści, wykraczające poza samą dokumentację techniczną.

• Gwarancja bezpieczeństwa i zgodności z normami: Klient zyskał pewność, że jego produkt jest w 100% bezpieczny i gotowy do certyfikacji, co jest kluczowe dla odbioru końcowego.
• Optymalizacja kosztów produkcji: Dzięki precyzyjnym wzmocnieniom i redukcji masy konstrukcji, ograniczyliśmy zużycie materiału, co bezpośrednio przełożyło się na niższe koszty wytworzenia.
• Skrócenie czasu projektowania: Współpraca z doświadczonymi inżynierami z CIM-mes przyspiesza czas znalezienia optymalnego rozwiązania konstrukcji, oraz zmniejsza ryzyko uwag od jednostki notyfikowanej.
• Błyskawiczna reakcja na zmiany: Gdy po pewnym czasie klient potrzebował zweryfikować konstrukcję pod nowymi obciążeniami zewnętrznymi, gotowy model MES pozwolił nam udzielić odpowiedzi w ciągu kilku godzin, zapobiegając kosztownym opóźnieniom w realizacji całego projektu.

Twój projekt wymaga niestandardowych rozwiązań? Sprawdźmy je razem.

Przedstawione case study to jeden z ponad 150 projektów, w których pomogliśmy naszym klientom wprowadzać na rynek innowacyjne i bezpieczne produkty. Nasz system zarządzania jakością, potwierdzony certyfikatem ISO 9001, jest gwarancją rzetelności na każdym etapie współpracy.

Jeśli stoisz przed wyzwaniem projektowym, chcesz zoptymalizować istniejący produkt lub potrzebujesz niezależnej weryfikacji obliczeniowej – skontaktuj się z naszymi inżynierami. Przygotujemy dla Ciebie bezpłatną analizę możliwości i zaproponujemy strategię działania.