Виявлення закономірностей напружено-деформованого стану стандартної пластикової ємності для рідких мінеральних добрив

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.308904

Ключові слова:

пластикові ємності, метод скінченних елементів, розрахунок міцності, товщина стінки, режими руху ємності, ротаційне формування, ротомолдинг

Анотація

У даному дослідженні за допомогою методу імовірнісно-детермінованого планування (ІДП) визначено оптимальні конструктивні параметри стандартної поліетиленової ємності, що використовується в усьому світі для перевезення рідких мінеральних добрив (РМД).

За допомогою методу скінченних елементів вивчено вплив щільності рідкого мінерального добрива, товщини стінки резервуара та чотирьох режимів руху ємностей (гальмування, прискорення, стрибок і приземлення) на міцність стандартних поліетиленових ємностей. За результатами дослідження виявлено п'ять найбільш інформативних місць у конструкції ємності, для яких отримано значення максимальних напружень (σmax): горловина, кишені, стінки, місця врізки кранів і перехід стінки в дах ємності. При збільшенні щільності РМД σmax у ємності лінійно зростають. Збільшення товщини стінки ємності в 1,5 рази знижує максимальні напруження від 30 до 50 %. Встановлено, що режим руху має значний вплив на напружено-деформований стан стандартної ємності. Найбільш «важким» режимом для стандартної ємності є «гальмування». Режим руху «прискорення» викликає σmax не більше 60 % від значень, характерних для режиму «гальмування». Найбільш «легким» режимом є «приземлення», при якому σmax становить не більше 28 % відносно «гальмування». На основі методу ІДП виведено рівняння для розрахунку максимальних напружень у залежності від щільності РМД, товщини стінки та режиму руху ємності. Побудовано номограми, що дозволяють швидко без розрахунків визначити товщину стінки стандартної ємності, залежно від зовнішніх факторів. Результати дослідження можуть бути використані на практиці при проектуванні безпечних і довговічних резервуарів для перевезення рідких мінеральних добрив.

Спонсор дослідження

  • During the research, the staff of the Department of

Біографії авторів

Vitaliy Tyukanko, M. Kozybayev North Kazakhstan University

PhD

Department of Chemistry and Chemical Technologies

Alexandr Demyanenko, M. Kozybayev North Kazakhstan University

PhD

Department of Energetic and Radioelectronics

Vladislav Semenyuk, M. Kozybayev North Kazakhstan University

Master

Department of Energetic and Radioelectronics

Dmitriy Alyoshin, M. Kozybayev North Kazakhstan University

Master

Department of Sciences

Stanislav Brilkov, «AVAGRO» LLP

Engineer

Sergey Litvinov, «AVAGRO» LLP

Engineer

Tatyana Shirina, M. Kozybayev North Kazakhstan University

Teacher

Erlan Akhmetzhanov, Academy of the National Guard of the Republic of Kazakhstan

Senior Lecturer, Master

Department of Arms and Shooting

Посилання

  1. Crawford, R. J., Throne, J. L. (2002). Rotational Molding Technology. William Andrew.
  2. Gupta, N., Ramkumar, P., Sangani, V. (2020). An approach toward augmenting materials, additives, processability and parameterization in rotational molding: a review. Materials and Manufacturing Processes, 35 (14), 1539–1556. https://doi.org/10.1080/10426914.2020.1779934
  3. Crawford, R. J. (1996). Recent advances in the manufacture of plastic products by rotomoulding. Journal of Materials Processing Technology, 56 (1-4), 263–271. https://doi.org/10.1016/0924-0136(95)01840-9
  4. Gnanaprakasam, P. D., Vanisree, A. J. (2022). Recurring detrimental impact of agrochemicals on the ecosystem, and a glimpse of organic farming as a possible rescue. Environmental Science and Pollution Research, 29 (50), 75103–75112. https://doi.org/10.1007/s11356-022-22750-1
  5. Hossain, M. E., Shahrukh, S., Hossain, S. A. (2022). Chemical Fertilizers and Pesticides: Impacts on Soil Degradation, Groundwater, and Human Health in Bangladesh. Water Science and Technology Library, 63–92. https://doi.org/10.1007/978-3-030-95542-7_4
  6. Khan, M. N., Mobin, M., Abbas, Z. K., Alamri, S. A. (2018). Fertilizers and Their Contaminants in Soils, Surface and Groundwater. Encyclopedia of the Anthropocene, 225–240. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-809665-9.09888-8
  7. Timoshenko, S. (1956). Strength of Material. Part II. Advanced Theory and Problems. Princeton.
  8. Klabukova, L. S. (1980). The differential operator of problems of the theory of momentless elastic shells and their solution by the variational-difference method. USSR Computational Mathematics and Mathematical Physics, 20 (1), 225–244. https://doi.org/10.1016/0041-5553(80)90075-0
  9. Paimushin, V. N., Shalashilin, V. I. (2006). Geometrically non-linear equations in the theory of momentless shells with applications to problems on the non-classical forms of loss of stability of a cylinder. Journal of Applied Mathematics and Mechanics, 70 (1), 91–101. https://doi.org/10.1016/j.jappmathmech.2006.03.006
  10. Zha, S., Lan, H. (2021). Fracture behavior of pre-cracked polyethylene gas pipe under foundation settlement by extended finite element method. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 189, 104270. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2020.104270
  11. Khademi-Zahedi, R., Shishesaz, M. (2019). Application of a finite element method to stress distribution in buried patch repaired polyethylene gas pipes. Underground Space, 4 (1), 48–58. https://doi.org/10.1016/j.undsp.2018.05.001
  12. Khademi-Zahedi, R. (2019). Application of the finite element method for evaluating the stress distribution in buried damaged polyethylene gas pipes. Underground Space, 4 (1), 59–71. https://doi.org/10.1016/j.undsp.2018.05.002
  13. Kochanov, V., Píštěk, V., Kondratiev, A., Yuresko, T., Kučera, P. (2022). Influence of Geometric Parameters of Conical Acrylic Portholes on Their Stress–Strain Behaviour. Polymers, 14 (5), 1041. https://doi.org/10.3390/polym14051041
  14. Karamnov E. I. Application of the finite element method to solve the problem of stability of the tank wall. Applied research and development in priority areas of science and technology. Available at: http://econf.rae.ru/article/7560
  15. Vijay, K., Jayapalan, S. (2022). Creep analysis of Water tank made of Polypropylene (PP) and High-Density Polyethylene (HDPE) polymer material using ANSYS Simulation. Journal of Engineering Research. https://doi.org/10.36909/jer.17611
  16. Edlabadkar, O., Potdar, S., Jha, H. K., Jaiswal, N. G. (2022). Structural analysis of a rotomolded water tank. International Research Journal of En-gineering and Technology (IRJET). Available at: https://issuu.com/irjet/docs/irjet-v9i741#google_vignette
  17. Šuba, O., Bílek, O., Kubišová, M., Pata, V., Měřínská, D. (2022). Evaluation of the Flexural Rigidity of Underground Tanks Manufactured by Rotomolding. Applied Sciences, 12 (18), 9276. https://doi.org/10.3390/app12189276
  18. Pozhil, S. N., Menon, N. M., Waigaonkar, S. D., Chaudhari, V. (2020). An analytical model to predict the creep behaviour of linear low-density polyethylene (LLDPE) and polypropylene (PP) used in rotational moulding. Materials Today: Proceedings, 28, 888–892. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.12.318
  19. Tyukanko, V., Demyanenko, A., Semenyuk, V., Dyuryagina, A., Alyoshin, D., Tarunin, R., Voropaeva, V. (2023). Development of an Ultrasonic Method for the Quality Control of Polyethylene Tanks Manufactured Using Rotational Molding Technology. Polymers, 15 (10), 2368. https://doi.org/10.3390/polym15102368
  20. Dyuryagina, A., Lutsenko, A., Demyanenko, A., Tyukanko, V., Ostrovnoy, K., Yanevich, A. (2022). Modeling the wetting of titanium dioxide and steel substrate in water-borne paint and varnish materials in the presence of surfactants. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (115)), 31–42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252757
  21. Tyukanko, V., Demyanenko, A., Dyuryagina, A., Ostrovnoy, K., Lezhneva, M. (2021). Optimization of the Composition of Silicone Enamel by the Taguchi Method Using Surfactants Obtained from Oil Refining Waste. Polymers, 13 (21), 3619. https://doi.org/10.3390/polym13213619
  22. Tyukanko, V., Demyanenko, A., Dyuryagina, A., Ostrovnoy, K., Aubakirova, G. (2022). Optimizing the Composition of Silicone Enamel to Ensure Maximum Aggregative Stability of Its Suspensions Using Surfactant Obtained from Oil Refining Waste. Polymers, 14 (18), 3819. https://doi.org/10.3390/polym14183819
  23. Dyuryagina, A. N., Lutsenko, A. A., Tyukanko, V. Yu. (2019). Study of the disperse effect of polymeric surface-active substances in acrylic dispersions used for painting oil well armature. Bull. Tomsk. Polytech. Univ. Geo Assets Eng., 330 (8), 37–44.
  24. E-ECE-TRANS-505. Soglasheniya o prinyatii edinoobraznyh tekhnicheskih predpisaniy dlya kolesnyh transportnyh sredstv, predmetov oborudovaniya i chastey, kotorye mogut byt' ustanovleny i/ili ispol'zovany na kolesnyh transportnyh sredstvah, i ob usloviyah vzaimnogo priznaniya ofitsial'nyh utverzhdeniy, vydavaemyh na osnove etih predpisaniy.
Виявлення закономірностей напружено-деформованого стану стандартної пластикової ємності для рідких мінеральних добрив

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-29

Як цитувати

Tyukanko, V., Demyanenko, A., Semenyuk, V., Alyoshin, D., Brilkov, S., Litvinov, S., Shirina, T., & Akhmetzhanov, E. (2024). Виявлення закономірностей напружено-деформованого стану стандартної пластикової ємності для рідких мінеральних добрив . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (130), 47–59. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.308904

Номер

Том 4 № 7 (130) (2024): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Vitaliy Tyukanko, Alexandr Demyanenko, Vladislav Semenyuk, Dmitriy Alyoshin, Stanislav Brilkov, Sergey Litvinov, Tatyana Shirina, Erlan Akhmetzhanov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.