Кафедра зварювального виробництва (ЗВ ЗФ)
Постійне посилання на фонд
З 01.07.2020 р. кафедра входить до складу Інституту матеріалознавства та зварювання ім. Є. О. Патона
Переглянути
Перегляд Кафедра зварювального виробництва (ЗВ ЗФ) за Ключові слова "finit-element model"
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Вплив конструктивно-технологічних факторів на залишковий напружено-деформований стан хрестових зварних з’єднань(2018-05) Гайнутдінов, Сергій Фанісович; Прохоренко, Одарка ВолодимирівнаАктуальність теми. Хрестові зварні з'єднання з конструктивною особливістю складання «в зуб» є елементом секцій захисних екранів для броньованих машин. Секції захисних екранів являють собою плоскі решітчасті зварні конструкції, які складаються зі сталевої полоси, товщина та ширина якої, а також відстані між її вертикальними і горизонтальними ребрами, обираються з умов забезпечення необхідної стійкості під час ударної взаємодії з протитанковою гранатою та належної руйнівної дії по її бойовій частині. Полоси з’єднуються між собою «в зуб» електродуговим зварюванням плавким електродом у захисному газі за допомогою кутових швів. Встановлено, що ефективний захист броньованої військової техніки від пробиття сучасними гранатами можливий лише у разі часткового або повного руйнування бойової частини гранати при її взаємодії із елементами екрану і, таким чином, попередження формування кумулятивного струменю та спрацювання протитанкового засобу у штатному режимі. При цьому деформаційно-ріжуча дія робочого елементу захисного екрану на бойову частину засобу ураження залежить від твердості та міцності застосованого матеріалу, стійкості та жорсткості зварної конструкції екрану. Застосування високоміцних сталей для виготовлення зварних протикумулятивних екранів зумовлює високий рівень залишкових напружень у зварному виробі, які можуть сприяти утворенню і розвитку тріщин, а також спричинити руйнування виробу з необхідністю його подальшого ремонту. Таким чином, актуальність даної роботи полягає у обґрунтуванні можливості використання низьковуглецевих сталей, замість високоміцних легованих сталей на основі порівняльного аналізу параметрів залишкових напружено-деформованих станів, визначених методом скінченних елементів для зварних вузлів решітчастої конструкції, виготовлених зі сталей трьох різних марок: низьковуглецевих ко нструкційних сталей звичайної якості Ст3пс і 09Г2С з границею міцності 490 МПа і 590 МПа та високоміцної низьколегованої сталі 30ХГСА у термообробленому стані з границею міцності 1080 МПа. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувались в рамках науково-дослідної роботи No2930-п, номер державної реєстрації No0116U000002д «Підвищення ефективності захисту броньованих об’єктів застосуванням стільникових екранів з модифікованим наплавленням та концентрованими джерелами енергії робочими поверхнями». Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка скінченно-елементних моделей хрестового зварного з'єднання для визначення і оцінки параметрів залишкового напружено-деформованого стану та коефіцієнтів концентрації напружень при зварювані кутових швів. Для досягнення визначеної мети в роботі вирішені такі задачі: • розроблена скінченно-елемента модель хрестового зварного з'єднання, яка враховує жорсткість зварного вузла, геометрію конструкції, зміну теплофізичних і механічних властивостей основного металу та зварювальних матеріалів, параметри зварювання, технологічну послідовність зварювання кутових швів; • розроблені скінченно-елементні моделі хрестових зварних з'єднань для різних комбінацій конструктивних параметрів кутових швів; • методом скінченних елементів розв’язана термомеханічна задача і визначений розподіл параметрів залишкового напружено-деформованого стану хрестового зварного з'єднання для шести технологічних схем виконання зварних швів; • методом скінченних елементів розв’язана механічна задача і визначені оптимальні геометричні розміри та форма кутових зварних швів для забезпечення мінімальних значень коефіцієнтів концентрації напружень. Об'єкт дослідження – хрестові зварні з’єднання з конструктивною особливістю складання «в зуб». Предмет дослідження – напружено-деформований стан хрестових зварних з’єднань. Методи дослідження. Теоретичні дослідження проводились на основі теорії напружень і деформацій при зварюванні, положень теорії пружності і пластичності, методів математичного моделювання на персональних комп'ютерах. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: 1. Розроблена скінченно-елемента модель НДС хрестового зварного з'єднання, яка дозволяє визначати параметри напружено-деформованого стану, а також величину переміщень зварного вузла після зварювання з урахуванням жорсткості зварного вузла і послідовностей виконання зварних швів для заданих конструкційних та зварювальних матеріалів. 2. Розроблена скінченно-елемента модель хрестового зварного з’єднання з кутовими швами, яка дозволяє визначати коефіцієнти концентрації напружень для різних комбінацій конструктивних факторів. 3. Вперше виявлені особливості розподілу параметрів напружено-деформованого стану у хрестовому зварному з’єднанні з урахуванням конструктивних особливостей, зумовлених складанням зварюваних пластин «в зуб». 4. Для заданого хрестового зварного з'єднання в изначені оптимальні конструктивні параметри кутових зварних швів на основі розрахунку коефіцієнтів концентрації напружень і локалізації зон концентрації напружень. Практичне значення одержаних результатів. Використання розроблених скінченно-елементних моделей дозволяє досліджувати кінетику напружень, деформацій і переміщень зварного хрестового з’єднання, прогнозувати рівень залишкових напружень з урахуванням жорсткості зварного вузла для різних технологічних послідовностей виконання зварних швів; рекомендувати радіуси переходу від шва до основного металу, обґрунтовано призначати оптимальні геометричні розміри зварних швів для мінімізації коефіцієнтів концентрації напружень. Апробація результатів дисертації. Матеріали магістерської дисертації доповідалися і обговорювалися на Х та XI Всеукраїнських міжгалузевих науково-технічних конференціях студентів, аспірантів та наукових співробітників «Зварювання та споріднені процеси і технології», 7-9 червня 2017 р. та 10-12 травня 2018 р. відповідно, м. Київ; на X Всеукраїнській студентській науково-технічній конференції ТНТУ імені Івана Пулюя “ПРИРОДНИЧІ ТА ГУМАНІТАРНІ НАУКИ. АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ”, 25-26 квітня 2017 р., м. Тернопіль. Публікації. Результати магістерської дисертації опубліковані у трьох збірниках тез доповідей науково-технічних конференцій України. Магістерська дисертація представлена: 96 стор., 40 рис., 9 табл., 46 джерел.