Dynamic Analysis of the Supporting Steel Structure of a Tank Equipped with an Agitator

摘要

Lietekennojen teräksinen tukirakenne on perinteisesti suunniteltu minimiominaistaajuusvaatimuksen perusteella, jonka mukaan systeemin alimman ominaistaajuuden on oltava vähintään 25 % suurempi kuin harmonisen herätevoiman taajuus. Ominaistaajuusvaatimuksen täyttävät rakenteet ovat usein erittäin jäykkiä ja kalliita, minkä takia on kannattavaa tutkia vaihtoehtoisia mitoitusmenetelmiä. Näin ollen tukirakenne suunnitellaan tässä työssä perinteisen menetelmän sijaan harmonisen analyysin avulla.Työn teoriaosuudessa käsitellään lyhyesti muun muassa dynamiikan perusteita, säiliön sisällön ominaisuuksia ja sen mallinnusmenetelmiä sekä tukirakenteen jäykistämisen periaatteita. Laskentaosiossa teorialukujen sisältöä sovelletaan käytännön systeemiin, joka koostuu useasta vierekkäisestä säiliöstä ja teräksisestä tukirakenteesta. Kennot eli säiliöt sisältävät lietettä, jota pystyakselinen sekoitin pyörittää. Harmonisen herätetaajuuden oletetaan siten olevan sama kuin sekoittimen taajuus, mutta herätevoiman syntymismekanismia ei käsitellä. Jotta sekoittimen toimintakyky sekä henkilöstön työturvallisuus ja -mukavuus voidaan taata, systeemin dynaamista vastetta tulee rajoittaa. Vasteen raja-arvot on määritetty työn teoriaosuudessa. Tutkittava tukirakenne mallinnetaan ja analysoidaan pääasiassa Autodesk Robot Structural Analysis Professional -ohjelmalla. Rakenteen perustusten joustavuutta tai rakenneosien mahdollista väsymistä ei huomioida laskennassa. Tutkimuksen pääsaavutus on tukirakenteen uutta, taloudellisempiin rakenteisiin tähtäävää, suunnittelumenetelmää varten luodut perusperiaatteet. Näitä ovat muun muassa herätevoimaa koskevat käytännöt, dynaamisen vasteen raja-arvot sekä mallinnusmenetelmä, joka ottaa huomioon lietteen värähtelyn vaikutukset.