Deformačně-napěťová analýza tenkostěnné skříně vystavené rázovému zatížení od výbuchu

Abstract

Předkládaná diplomová práce se zabývá deformačně-napěťovou analýzou zjednodušeného modelu tenkostěnné transformátorové skříně vystavené rázovému zatížení od elektrického výbuchu. Ten je v tomto případě nahrazen výbuchem chemickým, čili výbuchem konvenční trhaviny. Problém je řešen pomocí výpočtového modelování s využitím metody konečných prvků prostřednictvím programu LS-DYNA. Po úvodu zabývajícím se teorií detonace a šířením rázových vln, je představen analytický přístup řešení, který slouží k verifikaci výsledků. V další kapitole je provedena rešerše použitelných metod řešení, z nichž byla k simulaci vybrána ALE metoda. V předběžné studii je analyzován vliv velikosti sítě, který je zaměřen na nalezení takové velikosti prvku, která by byla ještě výpočtově efektivní a výsledky by dosahovaly požadované přesnosti. Dále je zkoumán vliv vstupních podmínek (tvar, poloha a parametry výbušniny, poloha detonačního bodu, okrajové podmínky) na celkové rozložení a časový průběh tlaku. V dalším je analyzován vliv otvoru v horní části skříně na celkovou redistribuci tlaku a deformaci a napjatost skříně. Je také provedena deformačně-napěťová analýza dveří skříně, jejichž připevnění je modelováno pomocí více druhů kontaktů. Tyto jsou poté zkoumány z hlediska jejich tuhosti.This master thesis deals with stress-strain analysis of simplified model of the thin wall transformer case subjected to impact load of electrical blast. Electrical blast is replaced by chemical blast (detonation of high explosive). The problem is solved using computational modeling utilizing the Finite Element Method (FEM) and LS-DYNA solver. After the introduction where detonation and shock wave propagation is explained the analytical approach is presented. This approach serves to results verification. In the next chapter is conducted research of applicable methods from which ALE method is chosen. In preliminary study is performed the mesh size analysis that is focused on finding the size of element which is both computational effective and gives accurate results. Next the infulence of input conditions (shape, location and parametres of high explosive, location of detonation point, boundary conditions) on distribution and time progress of pressure is investigated. Then influence of the opening on upper side of the case on overall pressure redistribution and strain and stress of the case is analysed. The stress-strain analysis of the case´s door which are connected to case by various types of contact models is performed as well as stiffness analysis of these types of contact.