Влияние технологических факторов на прочность болтовых соединений из композиционных материалов

Представлены результаты расчетов двухрядного двухсрезного болтового соединения с элементами из полимерного композиционного материала (ПКМ) для разных комбинаций таких технологических факторов, как посадка болта в отверстие и момент на ключе при затягивании. Расчеты максимально приближены к реальной ситуации: использовали трехмерную геометрическую и конечноэлементную модели, задача решалась как упругая контактная, с учетом силовой нагрузки, величин зазора/натяжения в отверстиях, момента затягивания, трения в соединении. ПКМ моделировали как 3D-ортотропний материал. Расчеты проводили в программном комплексе FEMAP/NX NASTRAN, версия 10.2.0. Вычисления выполнили в соответствии с планом полного факторного эксперимента: два фактора на трех уровнях, всего девять комбинаций. По результатам расчетов построили регрессионную модель, описывающую влияние избранных технологических факторов на величину максимального эквивалентного напряжения по Мизесу в болтах соединения. Результаты расчетов показали, что технологические факторы, сопровождающие изготовление болтового соединения, могут существенно повлиять на напряженно-деформированное состояние элементов соединения. Так, величина максимального эквивалентного напряжения в расчетах изменялась от 782 до 1146 МПа, т.е. различие превышало 30 %. Сделан вывод о перспективности применения описанного подхода к проектированию болтовых соединений элементов с ПКМ, в частности в авиастроении.

Год издания: 
2013
Номер: 
5
УДК: 
519.6
С. 93–97., укр., Іл. 4. Табл. 2. Бібліогр.: 7 назв.
Литература: 

1. K. Karlsson, An experimental study of rotation in a composite single bolted joint, Teknisk-naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten, 2012, 37 p.
2. V.P. Lawlor et al., “Characterisation of damage development in single-shear bolted composite joints”, J. of Plastics, Rubber and Composites, vol. 31, no. 3, pp. 126— 133, 2002.
3. V.P. Lawlor et al., “Experimental study on the effects of clearance on single-bolt, single-shear, composite bolted joints”, Ibid, vol. 31, no. 9, pp. 405—411, 2002.
4. M.A. McCarthy and C.T. McCarthy, “Finite element analysis of the effects of clearance on single-shear, composite bolted joints”, Ibid, vol. 32, no. 2, pp. 65—70, 2003.
5. Моделирование болтовых соединений, содержащих детали из ПКМ, в среде FEMAP/NASTRAN / Г.А. Кривов, В.А. Матвиенко, А.Н. Рудько и др. // Технологические системы. — К.: УкрНИИАТ, 2013. — № 1. — С. 90—102.
6. Рудаков К.Н., Шукаев С.Н. Моделирование болтовых соединений из ПКМ в программном комплексе FEMAP/NX NASTRAN // Вісник НТУУ “КПІ”. Сер. Машинобудування. — 2013. — № 67. — С. 199— 206.
7. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологи: Учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. школа, 1985. — 327 с.

Транслитерированый список литературы: 

1. K. Karlsson, An experimental study of rotation in a composite single bolted joint, Teknisk-naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten, 2012, 37 p.
2. V.P. Lawlor et al., “Characterisation of damage development in single-shear bolted composite joints”, J. of Plastics, Rubber and Composites, vol. 31, no. 3, pp. 126–133, 2002.
3. V.P. Lawlor et al., “Experimental study on the effects of clearance on single-bolt, single-shear, composite bolted joints”, Ibid, vol. 31, no. 9, pp. 405–411, 2002.
4. M.A. McCarthy and C.T. McCarthy, “Finite element analysis of the effects of clearance on single-shear, composite bolted joints”, Ibid, vol. 32, no. 2, pp. 65–70, 2003.
5. Modelirovanie boltovykh soedineniĭ, soderzhashchikh detali iz PKM, v srede FEMAP/NASTRAN / G.A. Krivov, V.A. Matvienko, A.N. Rud'ko i dr. // Tekhnologicheskie sistemy. – K.: UkrNIIAT, 2013. – # 1. – S. 90–102.
6. Rudakov K.N., Shukaev S.N. Modelirovanie boltovykh soedineniĭ iz PKM v programmnom komplekse FEMAP/NX NASTRAN // Visnyk NTUU “KPI”. Ser. Mashynobuduvanni͡a. – 2013. – # 67. – S. 199–206.
7. Akhnazarova S.L., Kafarov V.V. Metody optimizat͡sii ėksperimenta v khimicheskoĭ tekhnologi: Ucheb. posobie dli͡a khim.-tekhnol. spet͡s. vuzov. – 2-e izd., pererab. i dop. – M.: Vyssh. shkola, 1985. – 327 s.

Полнотекстовый документSize
2013-5-12.pdf297.77 KB

Тематичні розділи журналу

,