ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ БОЛТОВИХ З'ЄДНАНЬ З ПКМ. ПОВІДОМЛЕННЯ 1. СТВОРЕННЯ ЗМІШАНИХ 3D-МОДЕЛЕЙ
DOI:
https://doi.org/10.20535/2305-9001.2016.77.76975Ключові слова:
чисельне 3D моделювання, ПКМ, болтове з’єднання, змішана 3D-модель ПКМ, МСЕАнотація
У сучасних скінченно-елементних програмах класу PLM є можливість створювати змішані скінченно-елементні моделі шляхом "склеювання". Це дозволяє, зокрема, створювати для розрахунків на ПЕОМ відносно невеликі 3D-моделі полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) в болтових з’єднаннях, в яких ПКМ в зонах отворів моделюється пошарово (локально), а за ними – наближено, згідно з теорією "ефективного модуля" (глобально). Раніше проведено обґрунтування можливості застосування змішаних 3D-моделей ПКМ при моделюванні болтових з'єднань шляхом проведення чисельних експериментів для визначення мінімальних розмірів зон більш точного моделювання ПКМ при забезпеченні однакової точності розрахунків. Ця праця присвячена виявленню тенденцій у змінах характеристик НДС ПКМ у зонах отворів болтових з’єднань при зміні структури ПКМ, з метою зниження абсолютних величин напружень стискування, що виникають в ПКМ. Створено 24 3D-моделей зразків однозрізного дворядного болтового з’єднання з ПКМ (контактна задача), в яких варіювалися структури ПКМ (6 варіантів), а також бічний зазор болтів з отворами (4 значення). Незмінними були величина сили стягування пакета та сила, що розтягує зразок. За результатами розрахунків визначені розподіли мінімальних напружень і контактних тисків (таблиці, графіки). Зроблено висновки, що структура пластини з ПКМ суттєво впливає на характеристики НДС ПКМ у зонах отворів; що можна знайти таку структуру, яка забезпечить найменші значення абсолютних величин напружень стискування та більшу міцність з’єднання.Посилання
Gordon Kelly (2006), Quasi-static strength and fatigue life of hybrid (bonded/bolted) composite single-lap joints. Composite Structures, No. 72, pp. 119-129.
Gordon Kelly and Stefan Hallström (2004), Bearing strength of carbon fibre/epoxy laminates: effects of bolt-hole clearance. Composites. Part B: Engineering, No. 35, pp. 331-343.
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.
Mezhslojnye jeffekty v kompozitnyh materialah. Pod red. N. Pejgano (1993), [Interlaminar Response of Composite Materials. Ed. by N.J. Pagano], Mir, Moscow, Russia.
Bolotin, V.V. and Novichkov, Ju. N. (1980), Mehanika mnogoslojnyh konstrukcij [Mechanic of multilayered structures], Mashinostroenie, Moscow, Russia.
Tarnopol'skij, Ju.M. and Kincis, T.Ja. (1981), Metody staticheskih ispytanij armirovannyh plastikov. Izd. 3-e. [Static Test Methods for Composites. 3nd ed.], Himija, Moscow, Russia.
Rudakov, K.N. and Shukaev, S.N. (2013), Modelling of bolted connections from PCM in the program FEMAP/NX NASTRAN [Modelling of Bolted Joint from PCM in the Program FEMAP/NX NASTRAN], Visn. Nats. tekhn. un-ta Ukrayiny "Kyiv. politekhn. in-t". Seriya mashynobuduvannya, No. 67, pp. 199-206.
Krivov, G.A., Matvienko, V.A., Rud'ko, A.N., Rudakov, K.N., Shukaev, S.N. and Negoda, S.P. (2013), Modelirovanie boltovyh soedinenij, soderzhashhih detali iz PKM, v srede FEMAP/NASTRAN [Modeling of bolt joints contains composites parts using program complex FEMAP/NASTRAN]. Technological Systems. UkrNIIAT, No. 1(62), pp. 90-104.
Rudakov, K.N. and Shandura, A.S. (2015), Chy`sel`ne obg`runtuvannya zastosuvannya zmishany`x 3D-modelej PKM pry` rozraxunkax boltovy`x z'yednan` [Numeral Ground of Application of mixed 3D-Modeley Composites at Computations of Bolted Joints], Visn. Nats. tekhn. un-ta Ukrayiny "Kyiv. politekhn. in-t". Seriya mashynobuduvannya, No. 2(74), pp. 67–76.
Handbook of composites. Ed. by G. Lubin. (1982), Van Nostrand Reinhold Company, New York, Cincinnati, Toronto, London, Melbourne.
Kucher, N.K., Zarazovskij, M.N. and Danil'chuk, E.L. (2012), Deformirovanie i prochnost' sloistyh ugleplastikov pri staticheskom termomehanicheskom nagruzhenii [Deformation and strength of laminated carbon-fiber-reinforced plastics under a static thermomechanical loading], Mehanika kompozitnyh materialov, Vol. 48, No. 6, pp. 963-980.
Lehnicki, S.G. (1977), Teorija uprugosti anizotropnogo tela. Izd. 2-e. [Theory of elasticity of an anisotropic body. 2nd ed.], Nauka, Moscow, Russia.
GOST 25602-80. Raschety i ispytanija na prochnost'. Metody mehanicheskih ispytanij kompozicionnyh materialov s polimernoj matricej (kompozitov). Metod ispytanija na szhatie pri normal'noj, povyshennoj i ponizhennoj temperaturah [Standard 25602-80. Calculations and strength tests. Methods of mechanical trials of composite materials with a polymeric matrix (aggregates). The Test method on compression at the normal, raised and downgraded temperatures], Iz-vo standartov, Moscow, Russia.
ASTM D 5379/D 5379M-98, Standard Test Method for Shear Properties of Composite Materials by the V-Notched Beam Method.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
