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220418484 Report of FEM project

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April 24, 2014 
FE Analysis of Pressure Cooker 
ME 309a PROJECT 
Group Members: 
Abhinaw Kumar Singh : 2011183 
Govinda Parasrampuria : 2011248 
Jatin Gupta : 2011052 
Supervisors: 
Md. Zahid Ansari 
 
Table of Contents 
Abstract ...................................................................................... 1 
Analysis ...................................................................................... 3 
Objective ................................................................................... 9 
Material Selection ................................................................... 10 
Boundary Conditions .............................................................. 11 
CAD Model ............................................................................... 12 
Design #1 ................................................................................ 12 
Design #2 ................................................................................ 13 
Design #3 ............................................................................... 14 
Results ...................................................................................... 15 
Conclusion .............................................................................. 16 
 
 
PAGE 1 
 
 
 
 
Abstract 
In this project we have tried to analyze the stresses produced in a 
pressure cooker when subjected to above normal working 
conditions. After looking at a wide variety of possible shapes, sizes 
and materials, we arrived at a conclusion of choosing three designs 
and three materials, all subjected to various loads and analyzing 
them using FEM. 
We made use of commercial softwares like ANSYS, CATIA and Pro-
Engineer to analyze the problem. 
 We have looked at all the results of the analysis and have 
developed the detailed report for the same.
PAGE 2 
 
 
 
 
Introduction 
 A common sight in every household is the pressure cooker. 
 Pressure cooking is the process of cooking food, using 
water or other cooking liquid, in a sealed vessel. 
 Pressure cookers heat food quickly because the internal 
steam pressure from the boiling liquid causes saturated 
steam (or "wet steam") to bombard and permeate the food. 
Thus, higher temperature water vapor (i.e., increased 
energy), which transfers heat more rapidly compared to dry 
air, cooks food very quickly. 
 Pressure is created initially by boiling a liquid such as water 
or broth inside the closed pressure cooker. The trapped 
steam increases the internal pressure and temperature. 
 After use, the pressure is slowly released so that the vessel 
can be safely opened. 
 
 
PAGE 3 
 
 
 
 
Analysis 
In our analysis of the problem the following figures were obtained 
1. Design #1 
a. Maximum Principal Stress 
b. Maximum Shear Stress 
 
PAGE 4 
 
 
 
 
c. Total Deformation 
d. Maximum Compressive Stress 
 
2. Design #2 
a. Maximum Principal Stress 
PAGE 5 
 
 
 
 
b. Maximum Shear Stress 
 
PAGE 6 
 
 
 
 
c. Total Deformation 
 
PAGE 7 
 
 
 
 
d. Maximum Compressive Stress 
3. Design #3 
a. Maximum Principal Stress 
 
PAGE 8 
 
 
 
 
b. Maximum Shear Stress 
c. Total Deformation 
d. Maximum Compressive Stress 
PAGE 9 
 
 
 
 
Objective 
To obtain the data when a pressure cooking vessel is 
subjected to various degrees of varying loading, thermal 
and physical. 
Three types of materials used for the pressure cooker body 
were considered. 
To identify the best design out of the analyzed ones. 
 
PAGE 10 
 
 
 
 
Material Selection 
The three materials that we chose were: 
1. Structural Steel 
2. Stainless Steel 
3. Aluminum Alloy 
 
PAGE 11 
 
 
 
 
Boundary Conditions 
Three types of boundary conditions have been chosen: 
1. Pressure = 100 kPa, T= 120°C 
2. Pressure = 150 kPa, T= 125°C 
3. Pressure = 200 kPa, T= 130°C 
 
These boundary conditions have been so chosen so as to 
cover the case of above normal working conditions. These 
conditions will test the model under super-normal pressure 
and temperature loads. 
PAGE 12 
 
 
 
 
CAD Model 
 DESIGN #1 
 
 
PAGE 13 
 
 
 
 
DESIGN #2 
 
 
PAGE 14 
 
 
 
 
DESIGN #3 
 
 
 
PAGE 15 
 
 
 
 
Results 
Results achieved:- 
 In all 3 designs, for given pressure and temperature 
conditions, cooker having aluminium alloy has maximum 
deformation and structural steel has the least. 
 Stainless Steel has maximum compressive stress for given 
conditions. 
 Maximum stress was observed at the centre of lid and rim of 
lid. 
 
PAGE 16 
 
 
 
 
Conclusion 
The ME 309a Project really helped a lot to get into the real world analysis 
process. We came to know how to model the problem in the software and 
look towards the subsequent design changes that can eliminate the cause of 
the problem. 
We faced several problems while making the CAD models and applying the 
various conditions to the model. 
In the future work might be done upon increasing the level of complexity 
and including various other loading and constraints in the system. 
We were assisted by Md. Zahid Ansari sir who guided us throughout the 
course of the project. 
It was a great experience with the group mates. We learned the concept used 
in the real world analysis process and overall it was a great experience.

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