К расчету односрезного болтового соединения на разрывное разрушение ослабленного отверстием сечения композитной пластины

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorРудаков, К. Н.
dc.contributor.authorДифучин, Ю. Н.
dc.date.accessioned2020-05-11T15:23:13Z
dc.date.available2020-05-11T15:23:13Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenBackground. Bolted joints (BJ) are the main type of detachable connection. When designing the BJ with plates of layered composite material, there is a problem of calculating the BJ strength, in particular, the cross-sections weakened by the bolt hole. It is due to the complex nature of the interaction of the layers of the composite plate with each other and also with bolts, as well as the presence of a number of structural and technological parameters of the connection. Objective. The main task of this research is to find the functions of influence of the magnitude of the bolt / hole gap, also structure and secondary bending of the bolt and plate on the value of the generalized stress concentration coefficient (SCC) in the crosssections with bolt hole of the layered carbon fiber reinforced plastic (CFRP) plate using the results of BJ numerical simulation. Methods. It was used a method of finite-elements and the 3D contact model as much as possible approached to real geometry and conditions of load application. Earlier, the authors created 24 3D models of samples of single-shear two-row bolted joint with CFRP (contact task), in which the structures of CFRP (6 variants) varied, as well as the bolt / hole gap (4 values). The magnitudes of bolt tightening force and the force that stretched the sample were unchanged. Based on the results of calculations, stress distributions were determined and values of SCC in CFRP plates in the bolt holes (tables, graphs) were obtained. Results. Based on these results and additional calculations, the following conclusions were reached:  in the static calculation of composite plate tensile failure in cross-section with hole of single-shear bolted joint the upper value estimate of the theoretical SCC in the pin-loaded hole in the plate of orthotropic material can be obtained in accordance with the formula arising from the solution of EHS (Echavarrı’a, C., Haller, P. and Salenikovich, A).  in order to obtain a generalized SCC i  , which additionally takes into account a number of factors of BJ with CFRP, the upper value estimate of the theoretical SCC   must be multiplied by next factors:  function of influence of the bolt / hole gap, structure and the secondary bending of the CFRP plate;  1 i   - taking into account the interplay of CFRP layers. For the considered BJ with CFRP an evaluation was obtained 1 (0.75... 0.8)   ; Conclusions. There is an easy-to-use formula for the upper estimation of SCC in a pin-loaded bolt-hole in an orthotropic material plate. The functions of influence of the bolt / hole gap, structure, and bending of the CFRP plate at first approximation are linear. The refined value of the correction factor, which takes into account the interplay of the layers of the CFRP, should be obtained in additional experiments (physical or numerical).uk
dc.description.abstractruПроблематика. Болтовые соединения (БС) являются основным типом разъемного соединения. При проектировании БС пластин из слоистого композиционного материала существует проблема расчета БС на прочность, в частности, на разрыв ослабленного отверстиями сечения. Она обусловлена сложным характером взаимодействия слоев композитной пластины между собой и с болтами, а также наличием ряда конструктивно-технологических параметров соединения. Цель исследования: на основе результатов численного моделирования БС получить функции влияния величины зазора болт/отверстие, структуры, вторичного изгиба болта и пластины на величину обобщенного коэффициента концентрации напряжений (ККН) в нетто-сечении пластины из слоистого ПКМ. Методика реализации. Ранее авторами было создано 24 3D-модели (контактная задача) образцов односрезного двурядного болтового соединения с пластиною из ПКМ, в которых варьировались структуры ПКМ (6 вариантов), а также боковой зазор болтов с отверстиями (4 значения). Неизменными были величина силы затягивания болтов БС и сила, растягивающая образец. По результатам расчетов определены распределения напряжений и подсчитаны ККН в пластинах из ПКМ у отверстий (таблицы, графики). Результаты исследования. В статье на основе ранее полученных результатов и дополнительных расчетов показано, что:  в статическом прочностном расчете БС на разрыв пластины из ПКМ в нетто-сечении, в качестве верхней базовой оценки ККН   можно принять значение теоретического ККН у нагруженного болтом отверстия в пластине из ортотропного материала по формуле, следующей из решения EHS (Echavarrı´a-Haller-Salenikovich);  для получения обобщенного ККН i  , дополнительно учитывающего влияние ряда факторов БС, значение верхней базовой оценки   необходимо умножить на предложенные функции влияния величины зазора болт/отверстие, структуры и вторичного изгиба пластины из ПКМ, а также на коэффициент учета взаимовлияния слоев ПКМ i  <1. Для рассмотренного БС получена оценка 1 (0.75... 0.8).   Выводы. Имеется простая в использовании формула для верхней базовой оценки ККН   у нагруженного болтом отверстия в пластине из ортотропного материала. Функции влияния величины зазора болт/отверстие, структуры и вторичного изгиба пластины из ПКМ в первом приближении линейны. Уточненное значение поправочного коэффициента i , учитывающего взаимовлияние слоев ПКМ, необходимо получать в дополнительных исследованиях (натурных или численных).uk
dc.description.abstractukПроблематика. Болтові з'єднання (БЗ) є основним типом рознімного з'єднання. При проектуванні БЗ пластин із шаруватого композиційного матеріалу існує проблема розрахунку БЗ на міцність, зокрема, на розрив ослабленого отворами перетину. Вона обумовлена складним характером взаємодії шарів композитної пластини між собою й з болтами, а також наявністю ряду конструктивно-технологічних параметрів з'єднання. Ціль дослідження: на основі результатів чисельного моделювання БЗ одержати функції впливу величини зазору болт/отвір, структури, вторинного вигину болта й пластини на величину узагальненого коефіцієнта концентрації напружень (ККН) у нетто-перетині пластини із шаруватого ПКМ. Методика реалізації. Раніше авторами було створено 24 3D-моделі (контактна задача) зразків однозрізного дворядного болтового з'єднання із пластиною із ПКМ, у яких варіювалися структури ПКМ (6 варіантів), а також бічний зазор болтів з отворами (4 значення). Незмінними були величина сили затягування болтів БЗ і сила, що розтягує зразок. За результатами розрахунків визначені розподіли напружень і підраховані ККН у пластинах із ПКМ у отворів (таблиці, графіки). Результати дослідження. У статті на основі раніше отриманих результатів і додаткових розрахунків показано, що:  у статичному розрахунку міцності БЗ на розрив пластини із ПКМ у нетто-перетині, за верхню базову оцінку ККН   можна прийняти значення теоретичного ККН у навантаженого болтом отвору в пластині з ортотропного матеріалу за формулою, яка випливає з рішення EHS (Echavarrı’a-Haller-Salenikovich);  для одержання узагальненого ККН i  , який додатково враховує вплив ряду факторів БЗ, значення верхньої базової оцінки   необхідно помножити на запропоновані функції впливу величини зазору болт/отвір, структури й вторинного вигину пластини із ПКМ, а також на коефіцієнт, що враховує взаємовплив шарів ПКМ i  <1. Для розглянутого БЗ отримана оцінка 1 (0.75... 0.8)  . Висновки. Є проста у використанні формула для верхньої базової оцінки ККН   у навантаженого болтом отвору в пластині з ортотропного матеріалу. Функції впливу величини зазору болт/отвір, структури й вторинного вигину пластини із ПКМ у першому наближенні є лінійними. Уточнене значення поправочного коефіцієнта i  , який враховує взаємовплив шарів ПКМ, необхідно одержувати в додаткових дослідженнях (натурних або чисельних).uk
dc.format.pagerangeP. 23-33uk
dc.identifier.citationРудаков, К. Н. К расчету односрезного болтового соединения на разрывное разрушение ослабленного отверстием сечения композитной пластины / К. Н. Рудаков, Ю. Н. Дифучин // Mechanics and Advanced Technologies. – 2019. – №2 (86). – P. 23-33.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2521-1943.2019.86.177924
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33380
dc.language.isoruuk
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Instituteuk
dc.publisher.placeKyivuk
dc.sourceMechanics and Advanced Technologies, 2019, №2 (86)uk
dc.subjectболтове з’єднанняuk
dc.subjectПКМuk
dc.subjectчисельне 3D моделюванняuk
dc.subjectміцністьuk
dc.subjecta bolted jointuk
dc.subjectCFRPuk
dc.subjectnumerical 3D-modellinguk
dc.subjectstrengthuk
dc.subjectболтовое соединениеuk
dc.subjectПКМuk
dc.subjectчисленное 3D моделированиеuk
dc.subjectпрочностьuk
dc.subject.udc539.4.013.3uk
dc.titleК расчету односрезного болтового соединения на разрывное разрушение ослабленного отверстием сечения композитной пластиныuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
madt_2019-2_3.pdf
Розмір:
1.17 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Mechanics and Advanced Technologies, № 2 (86)