Анализ НДС пластиковой емкости при гидростатическом нагружении

Емкости изготовлены из современных материалов, такие как полипропилен и полиэтилен, а также по современной технологии ротационное формование  с помощью которого емкость получается цельной (без швов) что придает такой емкости для воды высокую прочность и экологичность.       

Рисунок 1 - Пластиковые ёмкости

          У пластиковых емкостей есть много плюсов, такие как:

• Пластиковые емкости очень выигрывают в массе по сравнению с остальными емкостями.
• Пластиковые баки не поддаются коррозии, и соответственно в разы возрастает их срок эксплуатации, а это уже экономия денег.
• Пластиковая тара устойчива к ультрафиолетовыми воздействию и не меняет физических и химических свойств под воздействием окружающей среды в диапазоне температур от -40°C до +60°С. 
• Пластиковые емкости более доступны по своей стоимости, чем металлические.

Универсальность, которой отличаются пластиковые емкости, позволяет использовать их во многих сферах хозяйственной деятельности.

Пластиковые емкости отвечают всем санитарно-гигиеническим стандартам и подходят для   хранения:

•    технической и питьевой воды
•    пищевых продуктов
•    бензина и дизельного топлива
•    других химических веществ.

Полиэтилен и полипропилен обладают гораздо более низкими механическими свойствами по сравнению с металлом и при нагрузке емкости жидкостью (гидростатическое нагружение) ее стенки будут сильно деформироваться. Чтобы этого не было, емкость делают сложной формы с ребрами жесткости и специальными сквозными отверстиями, которые снижают деформацию стенок. Но при этом рассчитать прочность емкости обычными методами сопромата почти не возможно из-за ее сложной формы. Однако с помощью современных САЕ-систем, например FEMAP, это сделать не сложно.

Исходными данными для построения 3D модели послужили фотографии емкостей и их размеры.

Рисунок 2 - Исходные данные

             
   3D модель была построена в системе SolidWorks 2012

 Рисунок 3- Этапы построения модели

Так как 3D модель параметричная, были получены следующие варианты емкостей, которые точно соответствуют габаритам и объему емкостей, представленных производителем: 

 Рисунок 4 -  Варианты исполнения

В этой же 3D модели можно менять габариты емкости для различных требований заказчика. Также можно менять размеры ребер жесткости и сквозных отверстий, которые снижают деформацию при нагрузке водой. При этом можно найти такую конфигурацию элементов жесткости, при которой будут наименьшие деформации при минимальной толщине материала.

Рисунок 5 - Варианты исполнения емкостей с различными габаритами и ребрами жесткости.

Рисунок 6 - Рендер

ссылка на модель - http://www.3dvia.com/models/1BD7941123350719/-