ÉP A ÉPIPARI TUDOMÁNYOS EYESÜLET mszaki, vállalkozási, beektetési, értékesítési, kutatás-ejlesztési, piaci inormációs olóirata SZERKESZTBIZOTTSÁ Dr. Döbröczöni Ádám elnök Vesza Józse szerkeszt Dr. Jármai Károl Dr. Péter Józse Dr. Szabó Szilárd szerkeszt-helettesek Dr. Barkóczi István Bánai Zoltán Dr. Beke János Dr. Bercse Tibor Dr. Bukoveczk örg Dr. Czitán ábor Dr. Dani Józse Dr. Dudás Illés Dr. áti Józse Dr. Horváth Sándor Dr. Illés Béla Kármán Antal Dr. Kulcsár Béla Dr. Kalmár Ferenc Dr. Orbán Ferenc Dr. Pálinkás István Dr. Patkó ula Dr. Péter László Dr. Penninger Antal Dr. Rittinger János Dr. Szabó István Dr. Szántó Jen Dr. Tímár Imre Dr. Tóth László Dr. Varga Emilné Dr. Szcs Edit A szerkesztésben közremködött: Dr. Jármai Károl KEDVES OLVASÓ! A ép olóirat második számában oltatjuk a TÁMOP-4..1.B-10//KONV- 010-0001 jel projekt keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társnanszírozásával megvalósuló azon kutatásokat ismertetését, melek a 4-es Kiválósági Központ keretében Innovációs épészeti Tervezés és Technológiák címmel olnak a Miskolci Egetemen. A Kiválósági Központ a kutatás, a ejlesztés, az innováció és az oktatás szolgálatában áll. A központ célja a kutatási potenciál ejlesztése olan kutatásokkal, amelek innovatív modellezést, tervezést és technológiai olamatokat valósítanak meg. Ez összhangban van az Európai Unió azon törekvésével, amel az innováció serkentésére, a leghatékonabb körnezetbarát technológiák alkalmazására, ejlesztésére iránul. A Kiválósági Központ hét tudomános mhelre tagozódik, melek eg-eg tanszék köré szervezdnek. Ezek a következk: Mechanikai Technológiai, épgártástechnológiai, Áramlás- és Htechnikai épek, Vegipari épek, Mechanikai, ép- és Terméktervezési, valamint az Anagmozgatási és Logisztikai Tanszék. Az itt dolgozó oktatók BSc, MSc és doktorandusz hallgatókat is bevonnak a kutatásokba, amelek íg jó lehetséget biztosítanak arra, hog a atalok megismerkedjenek a tudomános munkával. A háromneged éve mköd központ programjához kapcsolódva nem eg hallgató nújtott már kiemelked teljesítmént, illetve készített színvonalas TDK dolgozatot. Felvetdik az, hog hol jelennek meg az eredmének, az eddigi eredmének alkalmazása hol történhet? A Tudomános Mheleken belül mköd húsz K+F téma nagon szerteágazó. Néhán közülük az alapkutatásokhoz közelít, míg mások inkább a gakorlatban alkalmazhatók, egesek már most látvános eredmént hoztak, mások távlati eredménekkel kecsegtetnek. Annak érdekében, hog ezeket az eredméneket a szakmai közönség is megismerhesse, a mhel kutatói jelents számú publikációt készítettek el és jelentettek meg hazai és külöldi konerenciákon, hazai és külöldi szakmai olóiratokban. Természetesen az oktatásba is beépítésre kerülnek az eredmének. Ez a cikkgjtemén is ezt a célt szolgálja, bemutatva a Kiválósági Központ Tudomános Mheleinek legújabb tudomános eredméneit. Pro. Dr. Jármai Károl egetemi tanár, a Kiválósági Központ vezetje A szerkesztésért elels: Vesza Józse. A szerkesztség címe: 54 Miskolc, Szervezet utca 67. Teleon/ax: +6-46/79-50, +6-0/9-450-70 e-mail: mail@gepujsag.hu Kiadja a épipari Tudomános Egesület, 107 Budapest, F u. 68. Levélcím: 171 Bp. P.: 4. Teleon: 0-0656, ax: 0-05, e-mail: a.gab@gteportal.eu, internet: www.gte.mtesz.hu A ÉP olóirat internetcíme: http://www.gepujsag.hu Kereskedelmi és Hitelbank: 100080-106-00000000 Felels kiadó: Dr. Igaz Jen ügvezet igazgató. azdász Nomda Kt. 54 Miskolc, Szervezet u. 67. Tel.: (46) 79-50, e-mail: gazdasz@chello.hu. Elizetésben terjeszti a Magar Posta Rt. Hírlap Üzletága 1008 Budapest, Orcz tér 1. Elizethet valamenni postán, kézbesítknél, e-mailen: hirlapeloizetes@posta.hu, axon: 0-440. További inormáció: 06 80/444-444 Eg szám ára: 160 Ft. Dupla szám ára: 50 Ft. Külöldön terjeszti a Kultúra Könv és Hírlap Külkereskedelmi Vállalat, H 189 Budapest, P. 149. és a Magar Média, H 19 Budapest, P. 7. Elizethet még közvetlenül a szerkesztségben is. INDEX: 5 4 ISSN 0016-857 A megjelent cikkek lektoráltak.
TARTALOM 1. Kamondi L. Innovatív gépészeti termékejlesztés... A mszaki termékek számos olan alapunkciókkal rendelkeznek, meleket tervezési szempontból újra kell gondolni ahhoz, hog a termék-megelelséget a kor pillanatni követelméneinek biztosítani tudják. A cikk a ejlesztési módszertannal és a unkció-megoldással oglalkozik, melek lehetséget nújtanak az alkalmazásra és a ejlesztk orientálására. 14. Ecsedi I., Baksa A. Eg egdimenziós állandósult állapotú hvezetési eladat analitikus megoldása... 9 Eg egdimenziós, állandósult állapotú hvezetési eladat analitikus megoldását ismerteti a tanulmán. A vizsgálat tárgát képez szerkezeti elem egenes és körív középvonalú rudak láncszer, elágazás mentes összekapcsolásával van kialakítva. Villamos ellenállás tés következtében beálló stacionárius hvezetést vizsgálunk. A ajlagos ellenállás hok üggésével is számol a tanulmán.. Darócz L., Jármai K. Acélvázas szerkezetek tervezésének automatizálása topológiai optimálással... 1 Az új megközelítés alapötlete az, hog a topológiai optimálás eredménét kizárólag az optimális topológia meghatározásához használjuk el. A program automatikusan detektálja szerkezetet, és a végeredmént eg méretezési eladathoz használja el bemenetként. Az alábbi megközelítés kiejezetten a nagméret acélvázas szerkezetekre ókuszál. A cikkben javasolt eljárás nem csak gors és megbízható, de viszonlag egszeren implementálható, a D-s és D-s tesztek során gorsnak is bizonult. 4. Dúl R., Palotás Á.B., Jármai K., Barkócz P. Égési levegt elmelegít hcserél ejlesztése kandallóhoz... 19 A kutatás célja, hog eg házi használatú, atüzelés, hegesztett acél szerkezet kandalló hatásokát növelik meg a kandalló kilép üstcsonkjára helezhet hcserél segítségével. Az általuk kiejlesztett berendezés eladata az, hog a primer és szekunder égési levegt is elmelegítve növeljük a kandalló hatásokát. A ejlesztési olamathoz áramlástani szimulációt (CFD) használtunk. 5. Farkas J., Jármai K. Csszelvén rácsos tartó térogat- és költség minimálása elmozdulás-korlát esetén... Az optimálási probléma a következ: megtalálni az optimális geometriát és a rudak keresztmetszeti területeit, amelek minimálják a szerkezet térogatát vag költségét eg kéttámaszú rácsos csszerkezet, nem-párhuzamos övek és szigorú lehajlási eltétel esetén. 6. Jármai K., Farkas J. Egiránú nomással terhelt cellalemez tervezése költségminimumra... 9 A cellaszerkezet lemezek két edlemezbl és a közéjük hegesztett bordarácsból állnak. Kettévágott I-szelvéneket használunk merevítül gártási okokból. A cellák nagon merevek csavarás szempontjából. Az egiránú nomás kihajlási hatását a Huber-egenlet megoldásából határozhatjuk meg. Két optimáló algoritmust alkalmaztunk, a Részecs kecsoport módszert és a Válaszelületek módszerét. 7. Kota L. enetikus programozás és tabu keresés összehasonlítása mszaki elügeleti és karbantartó rendszerek optimálási eladatainál... Ebben a cikkben bemutatásra kerül a már elzleg publikált, a x végpontú több körjáratos többszörös utazó ügnök probléma megoldására (mmtsp) kiejlesztett egázisú genetikus programozási algoritmus valamint a tabu keresés algoritmusának összehasonlítása. A cikk számos tesztproblémán keresztül mutatja be a genetikus programozási algoritmus elnét a tabukereséshez képest 8. Kovács. Kompozit szendvicsszerkezet optimális tervezése... 7 Eg új szerkezeti modell szerkezet-optimálási módszere került bemutatásra. A szerkezet laminált karbonszáler sítéses edlemezekbl (CFRP) és különböz típusú polisztirol szigetel rétegekbl (EPS) ragasztással lett összeállítva. A tervezés során az ideális rétegszámú CFRP edlemezekbl, valamint az ideális típusú és vastagságú EPS bels rétegbl összeállított optimális szendvicsszerkezet került meghatározásra, mel szerkezet biztosítja a minimális költséget és minimális tömeget. 9. Virág Z., Jármai K. Bordázott lemezek áradás vizsgálata különböz bordatípusokra... 41 A cikkben az egiránban nomott bordázott lemezek vizsgálatát mutatják be különböz merevítk alkalmazásával költségszámítás mellett. A Nemzetközi Hegesztési Intézet ajánlásai alapján vizsgálják a nomott lemezt. Az optimálásnál a merevítk száma ismeretlen. A trapézbordás merevítk bizonultak a legjobbnak. 10. Mannheim V. Komplex modell bevezetése pop tartalmú hulladékok termikus ártalmatlanítási technológiáinak mérlege lésére... 45 Vannak zöld kémia módszerek és más kezelési módszerek a szerves ipari hulladék menniségének csökkentésére, de jelenleg termikus kezelési eljárás a legnépszerbb alternatíva. Ez a cikk összeoglalja a termikus kezelési eljárásokat, összehasonlítja a különböz technológiákat, hangsúlozva a beolásoló ténezket az alkalmazhatóság és mködési megbízhatóság szempontjából. 11. Venczel., Szepesi., Siménalvi Z. Hátadási ténezk közvetett meghatározása duplikatúrás készülékek köpenterében... 49 A hátviteli olamatok számítása során a hátadási ténezk kritériális egenletekbl határozhatók meg, amenniben a szükséges geometriai és mveleti adatok, valamint az anagtulajdonsági jellemzk rendelkezésre állnak. A cikkben eg olan számítási eljárást ismertetünk, amel segítségével a mért üzemi adatokból meghatározhatóak a hátadási ténezk.. SZÁM ÉP, LXIII. évolam, 01.
BORDÁZOTT LEMEZEK FÁRADÁS VIZSÁLATA KÜLÖNBÖZ BORDATÍPUSOKRA FATIUE DESIN OF STIFFENED PLATES FOR DIFFERENT SHAPES OF RIBS Dr. Virág Zoltán*, Dr. Jármai Károl** ABSTRACT In this overview o compressed stiened plates with various shapes o ribs a special cost analsis has been investigated. Recommendations on atigue o welded components o the IIW are investigated or the compressed plate. The unknown is the number o stieners in the optimization. The trapezoidal stieners had the best perormance. 1. BEVEZETÉS Az elmúlt évtizedekben több olan dolog megváltozott, mel a hegesztett szerkezetek kialakítására nag hatással van. Új anagok és új hegesztési technológiák jelenek meg, illetve terjednek el. Ezért ontos a szerkezetek költség optimálása a különböz lehetségekre [1,,,4,5]. A tervezési elírások jelentsen inomodtak. Különösen igaz ez a dinamikus igénbevételre, a áradásra. A különéle kutató intézetekben, egetemeken, ipari laboratóriumokban nagszámú árasztó kísérletet végezve pontosabban megközelítették a szerkezet viselkedését. Javultak a árasztó berendezések is, nagobb ciklusszámú vizsgálatot téve lehetvé. Az új vizsgálati szempontok összekapcsolhatóak az általunk már régóta alkalmazott optimalizálással [6].. HEESZTETT KÖTÉSEK FÁRADÁSÁT BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZK A varratméretezésnél több ténezt ontos igelembe venni. Az alkalmazott alapanag leggakrabban acél; a legelterjedtebb hegesztési technológia az aktív védgázas ogóelektródás hegesztés, de a bevontelektródás kézi ívhegesztés, illetve a edettív (és több más) hegesztés is használatos. A hegesztési maradó eszültségek, melek a bevitt htl, a szerkezet és a varrat méreteitl üggenek; a kötés típusa, amel a méretezésnél a áradási kategóriát megadja; a varrat geometria, amel még javítható hegesztési utókezeléssel; a hegesztési hibák, ezen ténezket célszer igelembe venni. A eszültség-tartomán a áradási élettartamot legjobban beolásoló ténez; a ciklusszám szintén domináló ténez. A jelenlegi áradási viselkedési leírások szerint csak N = 10 8, vag 10 9 ciklusszám után lehet a N görbénél a áradási értéket változatlannak tekinteni; a eszültség-állapot, az esetek nag részében nemcsak normáleszültség, de níróeszültség is adódik. A áradási viselkedés jelentsen változik, illetve változhat ezen ténezk változásával.. FÁRADÁSI TERVEZÉSI ELÍRÁSOK A NEMZETKÖZI HEESZTÉSI INTÉZET AJÁNLÁSA ALAPJÁN 1. ábra. A hossziránban terhelt bordás lemez * egetemi adjunktus, Miskolci Egetem eotechnikai Berendezések Intézeti Tanszék ** egetemi tanár, Miskolci Egetem Anagmozgatási és Logisztikai Tanszék A széles körben elterjedt Eurocode [7] szabván mellett a Nemzetközi Hegesztési Intézet (International Institute o Welding) is dolgozott ki ajánlást hegesztett kapcsolatok áradásának meghatározására [8]. Az ajánlás elne, hog elhasznál újabb kutatási eredméneket. 960 MPa oláshatárig érvénes az Eurocode 690 MPa oláshatárához képest. A áradási határokat nemcsak acélra, hanem alumíniumra is ÉP, LXIII. évolam, 01.. SZÁM 41
megadja. A áradási határ 10 9 ciklusszám ölött válik állandóvá (. ábra).. ábra. A lemezborda geometriája. ábra. IIW ajánlás áradási görbék normáleszültségre [8] Ha N10 7, akkor 1 log log * 10 6 N log C m N ahol m a görbe meredeksége állandó, m =, C a áradási eszültség-tartomán N=*10 6 ciklusszám esetén, ez megegezik a kötés csoportba sorolási számával (6-160 MPa közötti). Ez a vizsgált esetben (MAW) 100 MPa. Ha 10 7 N, akkor 7 1 10 log N log log D m N ahol a görbe meredeksége kisebb, m = 5, D a áradási eszültség-tartomán N=10 7 ciklusszám esetén (meghatározható C értékébl). A lemezborda geometriai jellemzit (. ábra) a következképpen írhatjuk le As ht s s ahol a borda heli horpadását igelembe véve hs 14ts, ahol 5/ hs t s, ahol As s 1 bt Az ezekbl kapott másodrend nomatékok I bt ht h bt ht 1 1 ts IS hs s s s x s s s ss ht IT 4. PÉLDÁK BORDÁZOTT LEMEZEK FÁRADÁSI VIZSÁLATÁRÁRA Megadott adatok: az egoldalt bordázott lemez méretei B = 5000 mm, L = 4000 mm, a nomóterhelés N = 1.x10 7 [N], a oláshatár = 5 MPa, a rugalmassági moduluszok E =.1*10 5 MPa, = E/.6, a srség = 7.85x10-6 kg/mm, a bonolultsági ténez d =. A számított áradási ciklusszámok: 10 6, 10 7, 10 8. A vastagságokra konkrét értékeket adtunk meg, a edlemez vastagságra (t ) 40 mm, a borda vastagságra (t S ) 0 mm. A bordaközök száma () 4 és 40 között változhat. A változó:. A vizsgálatok CO védgázas hegesztésre (MAW) lettek elvégezve. 4. ábra L bordás lemez geometriája Az L borda geometriai jellemzit (4. ábra) a következképpen írhatjuk le As b1 bts ahol a borda heli horpadását igelembe véve b t 1 0 s b 1.5t s 4. SZÁM ÉP, LXIII. évolam, 01.
b1 t t bt 1 s bt sb1 bt A I bt bt bt bt b bt b 1 1 bt 1 s IS b1 bt s 1 s 1 x 1 s s 1 bt bt IT s 1 s s A áradási eltétel az IIW ajánlás alapján lett számítva. A méretezés további eltételei a teljes bordázott lemez horpadása, a edlemez horpadása és a bordák elcsavarodó kihajlása Mikami módszerével [9] korábbi tanulmánokban már részletezve lettek [10]. Ez a célüggvén az anagüggvén és az elállítási költség összegeként számolható K Km K km V k Ti K k V T1T T kg k k m m ahol az alapanag srség, V a szerkezet térogata, K m és K valamint k m és k anag és elállítási költségek és ténezk, T i elállítási idk a következk szerint: - összeszerelési és összezési id T1 d V 5. ábra Trapéz bordás lemez geometriája A trapézborda geometriai jellemzit (5. ábra) a következképpen írhatjuk le 1 A a a t S Továbbá az a 1 = 90 mm, a = 00 mm, íg hs S a 105 105 sin 1 a at 1 S hs t / ats hs t / bt A bt t x 1 S S I bt at h 1 1 hs t at S sin at S 6 I T IS a1hsts ats sin P 4A b / t, ahol a 1 a AP hs i i S ahol a hegesztett szerkezet bonolultsági d ténezje, a szerkezet összeszerelend részeinek száma; - T hegesztési id, és T a járulékos idk, mint például elektróda csere. T 0. T n T T 1. CiawiL n ahol L wi a varrathossz, C a értéke a COSTCOMP i wi [11] sotware által rajzolt üggvénbl kapható meg hegesztési eljárásokra, a w a varratméret (1. táblázat). a w Hegesztési módszer 10 n C a w [mm] MAW-CO 0-15 0.58a w 1. táblázat. Hegesztési id a varrat méret a w [mm] üggvénében hossziránú sarokvarratra 5. EREDMÉNYEK Az eredmének három bordatípusra kerültek meghatározásra, lemez vag I bordára, L bordára és trapéz bordára. A diagramok a 10 6-10 8 áradási ciklusszám esetén az IIW ajánlása alapján számított értékek alapján mutatják a bordák számának alakulását, illetve az anagköltség és a gártási költséggel növelt összköltség változását (6-8.ábra). wi ÉP, LXIII. évolam, 01.. SZÁM 4
40 0 0 10 0 15000 10000 5000 0 0000 0000 10000 0 1,E+06 1,E+07 1,E+08 I borda L borda Trapéz borda 6. ábra Bordaszámok változása 1,E+06 1,E+07 1,E+08 I borda L borda Trapéz borda 7. ábra Anagköltség változása 1,E+06 1,E+07 1,E+08 I borda L borda Trapéz borda 8. ábra Összköltség változása 1.5-ös gártási költség szorzóval Az eredmének megmutatják, hog a áradási ciklusszám nag hatással van a bordák számára és ezáltal a különböz költségekre. Az eltér bordatípusok alkalmazásával jelents megtakarítás érhet el, ha a megelel számításokat elvégezzük. Megigelhet, hog a gengébb lemezborda csak a bordaszám jelents növelésével tudja a megnövekedett áradási ciklusszámot elviselni, ami a gártási költségeket számotteven növeli. Ezért a kisebb a bordaszámú trapéz bordás lemez lesz a legolcsóbb összköltség tekintetében a nag ciklusszámnál, míg az alapanag költség közel azonosnak mondható a három bordatípus esetén. Az íg elért költségmegtakarítás teljes költség esetén lemez bordáról áttérve L bordára 16,7%, míg trapézbordára áttérve,1%. 6. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A tanulmán/kutató munka a TÁMOP-4..1.B- 10//KONV-010-0001 jel projekt részeként - az Új Magarország Fejlesztési Terv keretében - az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társinanszírozásával valósul meg. A kutatást az OTKA támogatta a T 75678 számú projekt keretében. 7. IRODALOM [1] JÁRMAI, K., IVÁNYI, M: azdaságos émszerkezetek analízise és tervezése, Megetemi Kiadó, Budapest, 6 o., ISBN 96 40 674, 001. [] Farkas,J., Jármai,K. (00) Economic design o metal structures. Millpress, Rotterdam [] Farkas,J., Jármai,K. (1997) Analsis and optimum design o metal structures. Balkema, Rotterdam- Brookield [4] Farkas,J., Jármai,K. (008) Design and optimization o metal structures. Horwood, Chichester, UK [5] VIRÁ, Z.: Optimum design o stiened plates, Pollack Periodica, Vol. 1, No. 1, pp. 77-9, HU ISSN 1748-1994, 006. [6] VIRÁ, Z., JÁRMAI, K.: Lemezbordás lemez áradás vizsgálata és optimálása, ÉP, LXII. évolam, 011/9-10. II. kötet 51-54. o., ISSN 0016-857, 011. [7] EUROCODE : MSZ ENV 199-1-1:199/A:00 Acélszerkezetek tervezése, 47 old. Magar Szabvánügi Testület, Budapest, 006. [8] Recommendations on atigue o welded components o the IIW, Doc. IIW-18-07, ex. XIII-151r4-07/XV-154r4-07, 008. [9] MIKAMI, I., NIWA, K. Ultimate compressive strength o orthogonall stiened steel plates. J. Structural Engineering ASCE 1, No.6. 674-68, 1996. [10] VIRÁ, Z.: Optimum design o stiened plates or dierent loads and shapes o ribs, Journal o Computational and Applied Mechanics, Volume 5, Number 1, pp. 165-179, HU ISSN 1586-070, 004. [11] COSTCOMP Programm zur Berechnung der Schweisskosten. Deutscher Verlag ür Schweisstechnik, Düsseldor, 1990. 44. SZÁM ÉP, LXIII. évolam, 01.