Концентрація напружень біля отвору, що контактує з жорстким циліндром, в композитній пластині, з урахуванням бічних зазорів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorРудаков, К. М.
dc.contributor.authorДифучин, Ю. М.
dc.contributor.authorБахтоваршоєв, Т. А.
dc.date.accessioned2022-05-18T14:32:33Z
dc.date.available2022-05-18T14:32:33Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractenProblems. When designing bolted joints (BJ), it is necessary, in particular, to carry out their verification calculations for strength. At the same time, it is desirable to use express analysis: calculations by simple formulas of sufficient accuracy. For BJ of plates made of layered polymer composite materials (PCM), the problem has not yet been solved. The aim of the study. The task is to test the accuracy of three known formulas for quick calculation of the value of the stress concen-tration factor (SCF) in zone of contact of bolt-hole with a rigid cylinder (bolt). The study was carried out on contrasting examples of materials and schemes of reinforcement of plates made of PСM, taking into account possible clearance between bolt and hole in the real range: from zero to 1% of diameter. Methodology of implementation. Numerical calculations were made using the finite element method (contact problem) for the BJ of plates made of layered PCM. 3D orthotropy of each monolayer was provided. Three simple formulas of express analysis were tested. The results are summarized in the tables and many illustrations are given. Research results. Numerical estimates of depending of the SCF in zone of the surface of the bolt-hole from considered factors are obtained. The factors are the material characteristics, the schemes of reinforcement of plates made of layered PСM and the values of the clearance between bolt and hole in the plates, as well as the accuracy of the considered formulas. Conclusions. Changing the material and the scheme of reinforcement of plate made of layered PСM leads to a significant change in the values of maximum stresses and SCF in zone of the bolt-loaded hole in the weakened by hole cross section of a plate. Considered formulas of the express analysis have insufficient accuracy for consideration of contrast properties of materials and schemes of rein-forcement of a plate. Changing size of clearance between bolt and hole in the range from zero to 1% of the diameter leads to relatively small changes in SCF: up to 10% maximum. Additional research is needed.uk
dc.description.abstractruПроблематика. При проектировании болтовых соединений (БС) необходимо, в частности, проводить проверочные прочностные расчеты. При этом желательно применять экспресс-анализ: расчеты по простым формулам достаточной точности. Для БС пластин из слоистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) проблема еще не решена. Цель исследования. Провести проверку точности трех известных формул экспресс-анализа величины коэффициента концентрации напряжений (ККН) при контакте отверстия с жестким цилиндром (болтом), на контрастных примерах материалов и схем армирования пластины из ПКМ, с учетом возможных боковых зазоров болт/отверстие в практически актуальном диапазоне: от нулевого до 1% от диаметра. Методика реализации. Были проведены численные расчеты с применением метода конечных элементов (контактная задача) для БС пластины из слоистого ПКМ. Предполагалась 3D-ортотропия каждого монослоя. Проверялись три простые формулы экспресс-анализа. Результаты сведены в таблицы, приведены иллюстрации. Результаты исследования. Получены числовые оценки, характеризующие степень влияния на концентрацию напряжений на поверхности отверстия характеристик материала, схемы армирования и величин зазора болт/отверстие в пластине из слоистого ПКМ, а также точность рассмотренных формул. Выводы. Изменение материала и схемы армирования слоистого ПКМ приводит к существенному изменению значений максимальных напряжений и ККН у нагруженного болтом отверстия в ослабленном отверстием сечении пластины, а рассмотренные формулы экспресс-анализа имеют недостаточную точность для контрастных случаев материалов и схем армиро-вания пластины. Изменение величины зазора болт/отверстие в диапазоне от нуля до 1% от диаметра приводит до относительно незначительных изменений ККН: до 10% максимум. Необходимы дополнительные исследования.uk
dc.description.abstractukПроблематика. При проектуванні болтових з'єднань (БЗ) необхідно, зокрема, проводити їхні перевірочні розрахунки на міцність. При цьому бажано застосовувати експрес-аналіз: розрахунки по простих формулах достатньої точності. Для БЗ пластин із шаруватих полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) проблема ще не вирішена. Мета дослідження. Провести перевірку точності трьох відомих формул експрес-розрахунку величини коефіцієнта концентрації напружень (ККН) при контакті отвору з жорстким циліндром (болтом), на контрастних прикладах матеріалів та схем армування пластини із ПКМ, з урахуванням можливих бічних зазорів болт/отвір в практично актуальному діапазоні: від нульового до 1% від діаметра. Методика реалізації. Були проведені чисельні розрахунки із застосуванням методу скінченних елементів (контактна задача) для БЗ пластини із шаруватого ПКМ. Передбачалася 3D-ортотропія кожного моношару. Перевірялися три прості формули експрес-аналізу. Результати зведені в таблиці, наведені ілюстрації. Результати дослідження. Отримано числові оцінки, що характеризують ступінь впливу на концентрацію напружень на поверхні отвору характеристик матеріалу, схеми армування й величин зазору болт/отвір в пластині із шаруватого ПКМ, а також точність розглянутих формул. Висновки. Зміна матеріалу й схеми армування шаруватого ПКМ призводить до істотної зміни значень максимальних напружень та ККН у навантаженого болтом отвору в ослабленому отвором перетині пластини, а розглянуті формули експрес-аналізу мають недостатню точність для контрастних випадків матеріалів і схем армування пластини. Зміна величини зазору болт/отвір в діапазоні від нуля до 1 % від діаметра призводить до відносно невеликих змін ККН: до 10 % максимум. Необхідні додаткові дослідження.uk
dc.format.pagerangeP. 183-192uk
dc.identifier.citationРудаков, К. М. Концентрація напружень біля отвору, що контактує з жорстким циліндром, в композитній пластині, з урахуванням бічних зазорів / К. М. Рудаков, Ю. М. Дифучин, Т. А. Бахтоваршоєв // Mechanics and Advanced Technologies. – 2021. – No. 2. – С. 183-192. – Бібліогр.: 22 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2521-1943.2021.5.2.243744
dc.identifier.orcid0000-0003-4191-8945uk
dc.identifier.orcid0000-0002-9535-4519uk
dc.identifier.orcid0000-0003-1135-0818uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/47434
dc.language.isoukuk
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Instituteuk
dc.publisher.placeKyivuk
dc.sourceMechanics and Advanced Technologies, 2021, Vol. 5, No. 2uk
dc.subjectболтове з'єднанняuk
dc.subjectзазорuk
dc.subjectкоефіцієнт концентрації напруженьuk
dc.subjectполімерний композиційний матеріалuk
dc.subjectbolted jointsuk
dc.subjectclearance between bolt and holeuk
dc.subjectstress concentration factoruk
dc.subjectpolymer composite materialuk
dc.subjectболтовое соединениеuk
dc.subjectзазорuk
dc.subjectкоэффициент концентрации напряженийuk
dc.subjectполимерный композиционный материалuk
dc.subject.udc539.3.+534.13+629.783uk
dc.titleКонцентрація напружень біля отвору, що контактує з жорстким циліндром, в композитній пластині, з урахуванням бічних зазорівuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
madt_2021-2_p183-192.pdf
Розмір:
1.59 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Mechanics and Advanced Technologies, Vol. 5, No. 2