| dc.description.abstract | ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Η παρούσα διπλωματική εργασία, πραγματεύεται την αριθμητική ανάλυση και το βέλτιστο
σχεδιασμό υδραυλικών εμβόλων υψηλής πίεσης από ανθρακονήματα. Εξετάστηκαν δύο διαφορετικοί
τύπου υδραυλικού εμβόλου, ένα απευθείας περιέλιξης τού σύνθετου υλικού επάνω στα μεταλλικά
μέρη του εμβόλου και ένα μετέπειτα σύσφιξης των μεταλλικών τμημάτων με τη χρήση ράβδων (heavy
duty).
Σε πρώτη φάση, έγινε μία εισαγωγή στα σύνθετα υλικά, καθώς και στις ιδιαιτερότητες που
διέπουν τις μηχανικές τους ιδιότητες. Τονίστηκε η σημαντική εξοικονόμηση του βάρους που αυτά
μπορούν να προσφέρουν σε μία κατασκευή, με τιμές που ανέρχονται στο 60% έως και 70% ανάλογα
με το συμβατικό υλικό που αυτά αντικαθιστούν. Επίσης, παρουσιάστηκαν πρακτικές εφαρμογές των
υδραυλικών εμβόλων, κάνοντας έτσι αισθητή τη σημασία ελάττωσης του βάρους τους. Έγινε
παρουσίαση και εφαρμογή ορισμένων πρακτικών σωστού σχεδιασμού τέτοιων σύνθετων υλικών, που
είναι ενισχυμένα με συνεχείς ίνες άνθρακα.
Έπειτα, με τη βοήθεια των λογισμικών CAE, ANSA και META καθώς και του επιλύτη
NASTRAN, πραγματοποιήθηκε μοντελοποίηση και αριθμητική ανάλυση των προαναφερθέντων
εμβόλων, με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων σε στατική ανάλυση. Έγινε επιπλέον χρήση
ενός αλγορίθμου βελτιστοποίησης, με τη χρήση του λογισμικού MATLAB της εταιρίας MathWorks,
οδηγώντας σημαντική βελτίωση της απόδοσης, από 25 έως 30%.
Η ανάλυση έγινε τόσο σε μοντέλα δισδιάστατων, όσο και τρισδιάστατων πεπερασμένων
στοιχείων, παρουσιάζοντας μια απόκλιση από 0.5% έως 11.5% στα αποτελέσματα, ανάλογα με το
μοντέλο, οδηγώντας τελικά σε δύο τύπους εμβόλου κατασκευασμένου από σύνθετο υλικό τα οποία
αντέχουν πιέσεις έως και πριν τα 228.03 bar και τα 366.56 bar αντίστοιχα με συντελεστή ασφαλείας
1, ενώ μπορούν να λειτουργήσουν στα 152.02 bar και 244.48 bar αντίστοιχα με συντελεστή
ασφαλείας 1.5. Και στις δύο περιπτώσεις, οι πιέσεις αυτές αφορούν μόνο ορισμένες κομβικές περιοχές
συγκέντρωσης των τροπών, ενώ στο υπόλοιπο έμβολο, ο δείκτης ασφαλείας είναι αρκετά
μεγαλύτερος, φτάνοντας έως και το 2.5 για το μεγαλύτερο μήκος του εμβόλου, αφήνοντας έτσι
μεγάλο περιθώριο για περεταίρω βελτιστοποίηση και υψηλότερες πιέσεις λειτουργίας. | en_US |
