Kaksoislaatuisesta rakenneputkesta hitsatun X-liitoksen kestävyys ja muodonmuutoskyky

Rautaruukki Oyj:n uusi Ruukki double grade S420MH/S355J2H -rakenneputki yhdistää putkilajien S420MH ja S355J2H ominaisuudet. Eurocode 3:n suunnitteluohjeiden mukaan Ruukki double graden käyttöön on sovellettava lujuusluokan S420 mukaista hitsien mitoitusta ja rakenneputkiliitosten staattista mitoituskestävyyttä alentavaa varmuuskerrointa, kun halutaan hyödyntää lujuusluokan S420 ominaisuudet Ruukki double gradea käytettäessä. Tässä työssä tutkittiin S420-lujuusluokkaa vastaavien suunnittelumääräysten soveltamistarvetta Ruukki double grade -rakenneputken käyttöön. Työn tavoitteena oli arvioida Ruukki double grade -rakenneputkesta hitsaamalla valmistetun X-liitoksen kestävyyden ja muodonmuutoskyvyn riittävyys, kun hitsit mitoitettiin S355-lujuusluokkaa vastaavien Eurocode 3:n suunnitteluohjeiden mukaisesti. X-liitosten kestävyyttä ja muodonmuutoskykyä tutkittiin kokeellisesti -40 C lämpötilassa suoritettujen laboratoriokokeiden avulla sekä analyyttisen laskennan ja elementtimenetelmän keinoin. Kestävyyden riittävyyttä arvioitiin vertaamalla laboratoriokokeista saatuja liitosten kestävyyksiä Eurocode 3:n ja myötöviivateorian mukaisiin kestävyyksiin. Elementtimenetelmän ja laboratoriokokeen pohjalta piirrettyjä liitoksen voima-siirtymäkuvaajia vertailtiin keskenään, kun elementtimalli analysoitiin eri materiaalimalleilla. Lisäksi verrattiin elementtimallin voima-venymäkuvaajia liitoksen venymäliuskan arvoihin. Kaikki koesarjan S355-lujuusluokan mukaisilla hitsin a-mitoilla valmistetut liitokset täyttivät kestävyydelle ja muodonmuutoskyvylle asetetut vaatimukset. Täten tämän koesarjan perusteella ei ollut tarpeellista soveltaa S420-lujuusluokan mukaista hitsien mitoitusta ja staattista mitoituskestävyyttä alentavaa varmuuslukua Ruukki double grade -rakenneputkeen. Elementtimenetelmästä ja laboratoriokokeesta saadut liitoksen voima-siirtymäkuvaajat vastasivat hyvin toisiaan. Sen sijaan elementtimallin voima-venymä-kuvaajat eivät vastanneet venymäliuskojen mittausdataa kovin hyvin.

SolidWorks Simulations ja Femap FE-analyysiohjelmien vertailu RHS-putkipalkkien mallinnuksen avulla

Tässä kandidaatintyössä vertailtiin SolidWorks Simulations ja Femap FE-analyysiohjelmien tuottamia tuloksia. Vertailu suoritettiin yksinkertaisten RHS-putkipalkkien mallinnuksen avulla. Mallinnuksessa käytettiin viittä erilaista kuormitustapausta, jotka sisälsivät mm. taivutus-, vääntö- ja jännityskeskittymätarkastelut. Ohjelmien tuottamia tuloksia verrattiin mahdollisuuksien mukaan analyyttisin menetelmin tehtyihin vertailulaskelmiin. Työn tarkoituksena oli selvittää tuottivatko eri ohjelmat erilaisia tuloksia samoista kuormitustapauksista ja kuinka paljon tulokset erosivat.

Simplified models for cross-section stress demands on C-section purlins in uplift

The objective of this paper is to provide and verify simplified models that predict the longitudinal stresses that develop in C-section purlins in uplift. The paper begins with the simple case of flexural stress: where the force has to be applied at the shear center, or the section braced in both flanges. Restrictions on load application point and restraint of the flanges are removed until arriving at the more complex problem of bending when movement of the tension flange alone is restricted, as commonly found in purlin-sheeting systems. Winter`s model for predicting the longitudinal stresses developed due to direct torsion is reviewed, verified, and then extended to cover the case of a bending member with tension flange restraint. The developed longitudinal stresses from flexure and restrained torsion are used to assess the elastic stability behavior of typical purlin-sheeting systems. Finally, strength predictions of typical C-section purlins are provided for existing AISI methods and a newly proposed extension to the direct strength method that employs the predicted longitudinal stress distributions within the strength prediction. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Investigations on the radiation characteristics of new hollow dielectric horn antennas

Investigations on the design and development of certain new hollow dielectric hom antennas of rectangular cross section have been carried out. The main shortcoming of the existing ordinary hollow dielectric hom antenna (HDH) is the abrupt discontinuity at the feed-end. A new launching technique using a dielectric rod is introduced to overcome this limitation. Also a strip loading technique is employed for further modification of the antenna. Radiation parameters of new I-IDH antennas of Eplane sectoral, H-plane sectoral and pyramidal types were studied and are found to be very attractive. Theoretical approach based on Marcatili’s principle and two aperture theory along with diffraction theory and image theory is used to support the experimental findings. The HDH is considered as solid horn of effective dielectric constant and the aperture field is evaluated. The antenna is excited by the open waveguide in the dominant TE1o mode and so the existence of any hybrid mode is mled-out. The theoretical results are observed to be in good agreement with the experimental results.

Modified Steels for Cold-Forming U-Bolts Used In Leaf Springs Systems

In this work, a low alloy steel and a fabrication process were developed to produce U-Bolts for commercial vehicles. Thus, initially five types of no-heat treated steel were developed with different additions of chrome, nickel, and silicon to produce strain hardening effect during cold-forming processing of the U-Bolts, assuring the required mechanical properties. The new materials exhibited a fine perlite and ferrite microstructure due to aluminum and vanadium additions, well known as grain size refiners. The mechanical properties were evaluated in a servo-hydraulic test machine system-MTS 810 according to ASTM A370-03; E739 and E08m-00 standards. The microstructure and fractography analyses of the cold-formed steels were performed by using optical and scanning electronic microscope techniques. To evaluate the performance of the steels and the production process, fatigue tests were carried out under load control (tensile-tensile), R = 0.1 and f = 30 Hz. The Weibull statistic methodology was used for the analysis of the fatigue results. At the end of this work the 0.21% chrome content steel, Alloy 2, presented the best fatigue performance.

Thermally developing Brinkman–Brinkman forced convection in rectangular ducts with isothermal walls

The Extended Weighted Residuals Method (EWRM) is applied to investigate the effects of viscous dissipation on the thermal development of forced convection in a porous-saturated duct of rectangular cross-section with isothermal boundary condition. The Brinkman flow model is employed for determination of the velocity field. The temperature in the flow field was computed by utilizing the Green’s function solution based on the EWRM. Following the computation of the temperature field, expressions are presented for the local Nusselt number and the bulk temperature as a function of the dimensionless longitudinal coordinate. In addition to the aspect ratio, the other parameters included in this computation are the Darcy number, viscosity ratio, and the Brinkman number.

Analysis of heat transfer and entropy generation for a thermally developing Brinkman–Brinkman forced convection problem in a rectangular duct with isoflux walls

Heat transfer and entropy generation analysis of the thermally developing forced convection in a porous-saturated duct of rectangular cross-section, with walls maintained at a constant and uniform heat flux, is investigated based on the Brinkman flow model. The classical Galerkin method is used to obtain the fully developed velocity distribution. To solve the thermal energy equation, with the effects of viscous dissipation being included, the Extended Weighted Residuals Method (EWRM) is applied. The local (three dimensional) temperature field is solved by utilizing the Green’s function solution based on the EWRM where symbolic algebra is being used for convenience in presentation. Following the computation of the temperature field, expressions are presented for the local Nusselt number and the bulk temperature as a function of the dimensionless longitudinal coordinate, the aspect ratio, the Darcy number, the viscosity ratio, and the Brinkman number. With the velocity and temperature field being determined, the Second Law (of Thermodynamics) aspect of the problem is also investigated. Approximate closed form solutions are also presented for two limiting cases of MDa values. It is observed that decreasing the aspect ratio and MDa values increases the entropy generation rate.

Two-dimensional nonlinear dynamics of evanescent-wave guided atoms in a hollow fiber

We describe the classical and quantum two-dimensional nonlinear dynamics of large blue-detuned evanescent-wave guiding cold atoms in hollow fiber. We show that chaotic dynamics exists for classic dynamics, when the intensity of the beam is periodically modulated. The two-dimensional distributions of atoms in (x,y) plane are simulated. We show that the atoms will accumulate on several annular regions when the system enters a regime of global chaos. Our simulation shows that, when the atomic flux is very small, a similar distribution will be obtained if we detect the atomic distribution once each the modulation period and integrate the signals. For quantum dynamics, quantum collapses, and revivals appear. For periodically modulated optical potential, the variance of atomic position will be suppressed compared to the no modulation case. The atomic angular momentum will influence the evolution of wave function in two-dimensional quantum system of hollow fiber.

Dimensionamento de Uma Cobertura em Elementos Estruturais de Aço Enformados a Frio

O presente relatório versa sobre a análise e dimensionamento de estruturas de aço enformadas a frio. Devido a serem estruturas de elevada esbelteza, frequentemente denominadas “estruturas de aço leve”, apresentam fenómenos de instabilidade tanto a nível local como global, sendo da perspetiva regulamentar abrangidas pelo Eurocódigo 3, nomeadamente pelas Partes 1-1, 1-3 e 1-5. A Parte 1-3 do Eurocódigo 3 diz respeito às regras suplementares de elementos de aço enformados a frio, na qual estão presentes as regras de dimensionamento, bem como as verificações de segurança que deverão ser aplicadas. Nesta, é possível ainda “fazer a ponte” com a Parte 1-1 do Eurocódigo 3, respetiva às regras gerais de projeto de estruturas de aço e com a Parte 1-5 do Eurocódigo 3 relativa a elementos estruturais constituídos por placas. Inicialmente, será realizado um estado da arte, onde será efetuado um enquadramento histórico, apresentando o processo de fabrico destes elementos e o tipo de elementos estruturais originados, concluindo-se com as vantagens/desvantagens dos perfis em aço enformados a frio. Os conceitos teóricos de estabilidade estrutural, os tipos de instabilidade mais comuns nestes elementos, bem como os tipos de análise destes fenómenos farão a ponte com o capítulo que se segue. Relativamente ao dimensionamento destes elementos, será dado enfâse às metodologias preconizadas pelo Eurocódigo 3, Parte 1-3. Este capítulo incidirá, entre outos, nas propriedades das secções transversais, na determinação da resistência destas, onde se contabilizará os efeitos das instabilidades locais de placa e distorcionais, na instabilidade global dos perfis e nas ligações entre os mesmos. Será analisada, posteriormente, a abordagem apresentada pela ECCS relativamente ao dimensionamento de madres travadas por painéis de cobertura. Neste capítulo será apresentada a metodologia para o dimensionamento de vigas com restrição à torção e à translação, bem como a resistência da secção transversal da madre e do seu banzo livre à encurvadura. Finalmente, e ao encontro do que foi proposto pela empresa CCAD-Serviços de Engenharia, Lda, efetuar-se-á o dimensionamento de uma cobertura de um edifício de distribuição, cobertura esta constituída por asnas treliçadas e madres simples. Neste dimensionamento foram consideradas as ações segundo o Regulamento de Segurança e Ações Para Estruturas de Edifícios e Pontes e o Eurocódigo 1, Parte 1-1 que diz respeito às Ações Gerais em Estruturas e Parte 1-4 respeitante às Ações do vento.

Dimensionamento de Madres Enformadas a Frio Travadas por Painéis do Tipo Sandwich

O presente relatório de estágio foi elaborado no âmbito da Unidade Curricular de DIPRE, Dissertação/Projeto/Estágio, do 2.º ano de Mestrado em Engenharia Civil do Instituto Superior de Engenharia do Porto, do ramo de estruturas, tendo como principal foco, a análise e dimensionamento de madres de aço enformado a frio e sua utilização com painéis do tipo sandwich em coberturas. Seções enformadas a frio são cada vez mais utilizadas em construções modernas, especificamente como estrutura secundária em coberturas, onde geralmente são fixas a painéis através de ligações aparafusadas. A presença de painéis e fixações através de parafusos permitem a estabilização lateral e torsional de madres aumentando desta forma a capacidade resistente, mas por serem elementos estruturais de espessura reduzida, os enformados a frio são suscetíveis a fenómenos de instabilidade associados. Desta forma, a norma EN 1993-1-3 [4] permite a análise e dimensionamento deste tipo de elementos através das disposições regulamentares preconizadas nas partes 1-1 [3] e 1-5 [5] da mesma norma. Num primeiro estudo, o presente trabalho tem como objetivo o dimensionamento e verificação de segurança de elementos enformados a frio com base na seção efetiva determinada com o auxílio das normas EN 1993-1-1 (regras gerais) e EN 1993-1-5 (regras para elementos estruturais constituídos por placas). Numa segunda fase, este trabalho pretende apresentar um estudo do comportamento de interação entre os sistemas madres-painéis. Para tal, são quantificadas as rigidezes das conexões dos sistemas e dos painéis para se realizarem a análise relativamente à restrição lateral e restrição torsional de madres. Neste contexto, concluiu-se que os painéis, quando fixos de forma adequada às madres, contribuem para a estabilidade.

Paperikoneiden työskentelytasojen vaatimusten mukainen suunnittelu

Työtasojen kantavien rakenteiden on kestettävä riittävällä varmuudella mm. henkilökuormasta aiheutuvat jännitykset rakenneosissa. Lisäksi tasot eivät saa tuntua notkuvilta niillä käveltäessä, joten rakenteen siirtymille asetetaan rajoituksia. Työssä esitetään yleisimmin epäselvyyttä aiheuttaneet paperikoneiden työskentelytasoille asetetut vaatimukset. Vaatimukset ja niiden täyttäminen esitetään yksiselitteisellä tavalla esimerkiksi sovellettavien kuormitusten osalta. Materiaaliominaisuuksien osalta esitetään tärkeimmät työtasojen suunnittelussa huomioon otettavat asiat yleisimmille austeniittisille ruostumattomille teräksille ja alumiiniseoksille. Työtasorakenteiden mitoitusohjeet esitetään ritilöille, kulmaprofiilista valmistetuille jalkalistoille ja putkipalkista valmistetuille työtasojen kannattimille. Mitoituksessa otetaan myötöehdon ja siirtymärajoitusten lisäksi huomioon mm. levykenttien lommahdus. Kannattimien mitoituksessa otetaan huomioon vinoutuvien liitosten joustavuus ja kestävyys. Lisäksi esitetään mitoitusohjeet kitkaliitoksena toimivalle päätylevyliitokselle, johon kohdistuu mm. taivutus- ja vääntömomenttia.

Tuoteportfolion kehittäminen ja uusien asiakassegmenttien etsintä

Tämän tutkimuksen tavoite oli kaksijakoinen. Ensimmäisenä tavoitteena oli profiililiiketoiminnan tehostaminen tuoteportfoliota kehittämällä. Toisena ta-voitteena oli etsiä kannattavimpia asiakassegmenttejä. Työn pääajurina nähtiin kilpailukyky, keskeistä oli ymmärtää mistä kilpailukyky syntyy ja mikä on case-organisaation asema markkinoilla. Laajemmin tavoitteena oli päästä eroon teräsmarkkinoiden syklisyydestä ja pelkästään hintoihin perustuvasta liiketoiminnasta. Tutkimuksessa etsittiin case-organisaation ja kilpailijoiden vahvuuksia ja heikkouksia. Kilpailijoiden asema markkinoilla sekä uusien asiakassegmenttien kiinnostavuus selvitettiin kyselytutkimuksen sekä haastattelujen avulla. Kyselytutkimus toteutettiin avoimilla kysymyksillä varustetulla kyselylomakkeella. Vahvuuksien ja heikkouksien tunnistamisen lisäksi oli tärkeää ymmärtää mitä tekijöitä case-organisaation tulee hankkia tulevaisuuden kilpailukyvyn ylläpitämiseksi. Tutkimuksessa tultiin johtopäätökseen, että paras keino vastata markkinoilla vallitsevaa kilpailuun on keskittyä tuoteportfoliossa avoprofiileihin, joiden seinämäpaksuus on yli 8 mm. Lisäksi heräsi tarve pohtia uuden järeän profilointilinjan hankintaa tulevaisuuden kilpailukyvyn ylläpitämiseksi. Potentiaalisimmiksi uusiksi asiakassegmenteiksi nähtiin nosto- ja siirtovälineteollisuus, infrastruktuuri- ja rakennusteollisuus sekä energiateollisuus. Työssä todettiin myös, että tulevaisuuden kilpailukyvyn ylläpitämiseksi on tuotetarjontaa monipuolistettava lisäämällä oheispalveluita, kuten asiakasvarastointia.

Experimental aspects of biomass fuels in a bubbling fluidized bed combustor

This work presents experimental information relevant to the combustion of biomass in a bubbling fluidized bed. The biomass distribution in a fluidized bed was studied through tests performed in a cold bed, while the volatiles released in the biomass pyrolysis, the burning rate of the resulting charcoal, and the combustion control regime, were studied through tests performed in a high temperature bed.Visual examination of photographs taken from a transparent walls bed, with a rectangular cross-section, showed that the large fuel particles, typical of biomass processing, were distributed in the bubbles, in the splash zone, and in the emulsion phase. The occurrence of biomass in the emulsion phase was favored by burning biomass particles of greater density and smaller size-expetimentally determined in each case. Decreasing the fuel particle size improved the biomass distribution inside the bed. The same was accomplished by increasing the superficial gas velocity as high as possible, compatibly with the acceptable elutriation.Burning tests showed that the biomass fuels have the advantage of reaching the diffusional regime at temperatures that can be lower than 1000 K, which ensures that the biomass fuels burn in a stable regime. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Distortional buckling of simple lipped channel in bending results of the experimental analysis versus direct strength methods

Cold-formed steel members are subject to failure caused by buckling, normally under loads smaller than those corresponding to partial or total yielding of the cross section. The buckling of members in bending can be classified as local or global, and the occurrence of one or the other type is expected by the members' geometric characteristics and by the constraints and load conditions. One of the local instability modes that can characterize a member's failure is distortional buckling of the cross section occurring on its own plane and involving lateral displacements and rotations. This paper presents and discusses the procedures and results obtained from experimental tests of cold-formed steel members under bending. Forty-eight beams were carried out on members in simple lipped channel, in pairs, with 6-meter spans and loads applied by concentrated forces at every 1/3 of the span. The thickness, width and dimensions, of the stiffeners were chosen so that the instability by distortion buckling of the cross section was the principal failure mode expected. The experimental results are compared with the obtained results by using the direct strength method.