Чисельне моделювання болтових з’єднань з ПКМ. Про вплив жорсткості болтів на нормальні напруження в шарах композиту

Y. Dyfuchyn, K. Rudakov

Анотація


В сучасних скінчено-елементних програмах є можливість створювати скінчено-елементні моделі тіл "склеюванням" неузгоджених скінчено-елементних сіток. Це дозволяє, зокрема, отримувати для розрахунків на ПЕОМ відносно невеликі 3D-моделі полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) в болтових з'єднаннях, в яких ПКМ в зонах отворів моделюється пошарово, а за ними - приблизно, відповідно до теорії "ефективного модуля". У проведених раніше модельних розрахунках 3D-моделей зразків однозрізного дворядного болтового з'єднання з ПКМ (контактна задача) з докладним пошаровим моделюванням структури ПКМ в зонах отворів були виявлені закономірності розподілу контактних зусиль в контакті болт - поверхня отвору, напружень в болтах і в приповерхневих зонах ПКМ, які контактують в отворах з бічними поверхнями болтів. У статті на основі чисельних розрахунків виявлені закономірності змін нормальних напружень на контактних поверхнях отворів в ПКМ, в шарах укладання під 0 і 90 градусів, в залежності від жорсткості болтів.

Ключові слова


чисельне 3D моделювання; ПКМ; болтове з'єднання; 3D-модель ПКМ; МСЕ

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Dyfuchyn, Y.N. and Rudakov, K.N. (2016), “Numerical Modelling of Bolted Joints From Composite. The Message 1. Creation of the Mixed 3D-Models”, Journal of Mechanical Engineering NTUU “Kyiv Polytechnic Institute”, No. 2(77), pp. 100-107. DOI: http://dx.doi.org/10.20535/2305‐9001.2016.77.76975

Dyfuchyn, Y.N. and Rudakov, K.N. (2016), “Numerical Modelling of Bolted Joints From Composite. The Message 2. Effect of the Backlash and PCM Structure on the Characteristics of the Stress-Strain State of Bolts”, Journal of Mechanical Engineering NTUU “Kyiv Polytechnic Institute”, No. 3(78), pp. 132-145. DOI: http://dx.doi.org/10.20535/2305‐9001.2016.78.87475

Rudakov, K.M. and Dyfuchyn, Y.N. (2016), “Vplyv struktury PKM na kharakterystyky napruzheno-deformovanoho stanu v okoli otvoriv boltovykh zyednan z PK”[ Effect of PCM structure on characteristics of stress-deformed state in the vicinity of hole of bolted joint with PCM], Tekhnolohycheskye systemi, No. 4(77). pp. 28-40.

Johnson, K.L. (1985), Contact mechanics, Cambridge University Press, Cambridge, Great Britain.

Pejgano, N.J. (ed) (1993), Mezhslojnye jeffekty v kompozitnyh materialah [Interlaminar Response of Composite Materials], Translated by, Mir, Moscow, Russia.

Stocchi, C., Robinson, P. and Pinho, S.T. (2011), “A Detailed Finite Element Investigation of Composite Bolted Joints with Countersunk Fasteners”,18-th International Conference On Composite Materials (ICCM18),Jeju Island, S. Korea, Aug 21-26.

McCarthy, C.T. and McCarthy, M.A. (2005), “Three-dimensional finite element analysis of single-bolt, single-lap composite bolted joint Part II-effects of bolt-hole clearance”, Composite Structures, vol. 71, pp. 159-175.

Zao, Chen (2013), Pull-Through Failure of Bolted Composite Joints, Department of Mechanical Engineering McGill University Montreal, Canada, 123 p.

Qian Zhang, Songwei Wang, Xiaoquan Cheng, Jiayi Qi and Gaofeng Dong (2015), “Effect Factors Study on the Pin Load Distribution of Multi-Countersunk Bolt Composite Laminate Joints”, 20-th International Conference On Composite Materials (ICCM20), Copenhagen, Denmark, 19-24-th July 2015.

Ramzi Askri1, Christophe Bois, Hervé Wargnier and Julie Lecomte (2015), “Reduced Bolted Joint Model using Multi-Connected Rigid Surfaces and Continuum Shell Elements”, 20-th International Conference On Composite Materials (ICCM20), Copenhagen, 19-24-th July 2015.

Johan Ekh, Joakim Schön and Gunnar Melin (2005), “Secondary bending in multi fastener, composite-to-aluminium single shear lap joints”, Composites. Part B: Engineering, no 36, pp. 195-208.

Ricardo de Medeiros, Marcello Leite Ribeiro and Volnei Tita (2016), ”Experimental Methodology for Testing Metal-Composite Bolted Joints”, J. of Mineral Metal and Material Engineering, vol. 2, pp. 11-22.

Vasilevskij, E.T., Dvejrin, A.Z., Karpov, Ja.S. and Krivenda, S.P. (2010), “Sistema jeksperimental'nogo obespechenija rascheta na prochnost' mehanicheskih soedinenij detalej iz kompozitov ”System of experimental support of strength calculation of the mechanical connections of composites], Otkrytye informacionnye i komp'juternye integrirovannye tehnologii, no. 47, pp. 42-52.

Rudakov, K. and Dobronravov, A. (2013), “About Influence of Size of a Backlash Between a Bolt and the Hole on the Tension Condition of a Bolt of the Single-Shear Bolted Joint in a "Shearing" Zone", “Journal of Mechanical Engineering NTUU «Kyiv Polytechnic Institute”, no. 69, pp. 62-71.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


________________

National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 

Address: 37, Prospect Peremohy, 03056, Kyiv-56, Ukraine

tel: +380 (44) 204-95-37

http://journal.mmi.kpi.ua/