Напружено-деформований стан і міцність однозрізних болтових з’єднань елементів конструкцій із композиційних матеріалів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorДифучин, Юрій Миколайович
dc.date.accessioned2019-10-03T13:05:37Z
dc.date.available2019-10-03T13:05:37Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the scientific substantiation of modifications in the calculation methods for the static strength of single-shear bolted joints (BJ) of structural elements with carbon fibre reinforced plastic (CFRP). The basis for the substantiation is numerical calculations of the characteristics of the stress-deformed state by the finite element method. These calculations take into account two main impact factors: the layerby- layer structure and the bolt / hole lateral clearances in use of the linear-elastic model of materials and the contact interaction of the compound components taking into account friction. An analysis of existing approaches to the description of the stress-strain state of bolted joints of structural elements made of both isotropic and composite materials is carried out in the work from domestic and foreign literary sources. The calculation of the BJ for strength and (or) fatigue always requires a static calculation of the characteristics of the stress-deformed state of the connecting elements. In this case, the classical formula approaches developed for homogeneous materials (metals), for BJ with the CFRP do not give the required accuracy, require correction. In the world, many experiments were carried out to determine the impact of various structural and technological factors on the strength of the BJ with the CFRP, but however, there is still a lack of satisfactory methods for calculating their strength. Consequently, carrying out a numerical analysis of the stress-deformed state characteristics of bolted joints of structural elements with CFRP, in order to offer on their basis modified methods for calculating their strength, is an actual task that is of scientific and practical interest. A detailed algorithm has been developed to create effective finite element models for calculating BJ with layered CFRP (using the sample of a single-lap double-row bolt joint used for fatigue testing). The main influencing factors are taken into account in the models: the CFRP structure, the size of the lateral gaps in the holes (between the bolt and the hole), as well as the contact nature of the interaction of the connection elements, friction between the BJ elements. In order to reduce computer requirements, it was used mixed models for CFRP: layered in the zones of bolt holes and averaged at a distance from holes - according to the theory of the "effective module". The obtained results of the numerical calculations of the created models provide a significant amount of reliable information about the characteristics of the stress-deformed state in the BJ materials in the holes zone. As a result of numerical calculations of the stress-deformed state characteristics by the finite element method, features in the distributions of stresses and strains in the material of bolts and CFRP plates were found. Six CFRP structures were modeled (one real and five models), their changes in stress-deformed state at the same load were analyzed. It is revealed that in the presence of bending of a CFRP plate, selection of the CFRP structure can significantly reduce the maximum values of the distributed contact forces on the surface of the holes and the side surfaces of the bolts. A significant downward dependence of the relative size of the contact area in the holes on increasing the bolt / hole gap was found. A change in the structure of the CFRP had almost no effect on the values of the indicated area. The algorithm for calculating the magnitudes of the forces perceived by the sections of the bolts, taking into account friction in the connection, as a fraction of the total load, is substantiated. It was revealed that there are significant effects of both the CFRP structure and the gap between the side surfaces of the bolt and the hole on the values of significant (for the strength of a single-lap double-row BJ with CFRP) stresses, bending coefficient, and stress concentration coefficient. The latter for the second hole (more distant from place of force applied) is almost twice as large as for the first one and correlates in its values with the coefficients obtained for metal constructive elements of analogical BJ, if we take into account not all the net section of CFRP plate, but only the area of the layers with a laying angle of 0 degrees relative to the direction of action of the force that stretches the sample. Features have been identified and modifications proposed in the conditions of static strength of single-section BS of structural elements from PCM, which take into account the layered structure of PCM and the bolt / hole clearances in joints, which can be used in the practice of calculating the corresponding BS from PCM in the design of BS of power structures of aviation, space and other modern technology.uk
dc.description.abstractruДиссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.09 – динамика и прочность машин. – Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского", МОН Украины, Киев, 2019. Диссертация посвящена научному обоснованию модификаций в методах расчетов на статическую прочность односрезных болтовых соединений (БС) элементов конструкций со слоистыми полимерно-композиционными материалами (ПКМ). Основой для обоснований выступают численные расчеты характеристик напряженно-деформированного состояния (НДС) методом конечных элементов. Разработан алгоритм создания эффективных конечно-элементных моделей для расчетов БС с ПКМ, с учетом влияющих факторов: структуры ПКМ, величины зазоров болт / отверстие, контактного взаимодействия элементов, трения между ними. Алгоритм применен для построения модели образца односрезного двухрядного БС с ПКМ, который используется для испытаний на усталость с варьированием таких параметров, как зазор болт / отверстие и структура ПКМ. Применялись смешанные модели для ПКМ: послойная в зонах отверстий, а вдали - по теории "эффективного модуля". Обнаружена значительная нисходящая зависимость относительной величины площади контакта в отверстиях от увеличения зазора болт / отверстие. Предложен алгоритм вычисления величин усилий в сечениях болтов с учетом трения в БС через долю от полной нагрузки. Выявлены значительные влияния структуры ПКМ и величины зазора болт / отверстие на величины напряжений, коэффициентов изгиба и концентрации напряжений в БС, в связи с чем предложены модификации в критериях статической прочности односрезных БЗ с ПКМ.uk
dc.description.abstractukДисертація присвячена науковому обґрунтуванню модифікацій у методах розрахунків на статичну міцність однозрізних болтових з’єднань (БЗ) елементів конструкцій з шаруватими полімерно-композиційними матеріалами (ПКМ). Основою для обґрунтувань виступають чисельні розрахунки характеристик напружено-деформованого стану методом скінченних елементів. Розроблено алгоритм створення ефективних скінченно-елементних моделей для розрахунків БЗ із ПКМ з урахуванням впливових факторів: структури ПКМ, величини зазорів болт/отвір, контактної взаємодії елементів, тертя між ними. Алгоритм застосовано для побудови моделі зразка однозрізного дворядного БЗ з ПКМ, який використовується для випробовувань на утому з варіюванням таких параметрів, як зазор болт/отвір та структура ПКМ. Застосувалися змішані моделі для ПКМ: пошарова в зонах отворів, а удалині – за теорією "ефективного модуля". Виявлена спадна залежність відносної величини площі контакту в отворах від збільшення зазору болт/отвір. Запропоновано алгоритм обчислення величин зусиль у перетинах болтів з урахуванням тертя в БЗ через долю від повного навантаження. Виявлені значні впливи структури ПКМ та величини зазору болт/отвір на величини напружень, коефіцієнтів вигину та концентрації напружень у БЗ, у зв’язку з чим запропоновані модифікації в критеріях статичної міцності однозрізних БЗ із ПКМ.uk
dc.format.page31 с.uk
dc.identifier.citationДифучин, Ю. М. Напружено-деформований стан і міцність однозрізних болтових з’єднань елементів конструкцій із композиційних матеріалів : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.02.09 – динаміка та міцність машин / Дифучин Юрій Миколайович. – Київ, 2019. – 31 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/29610
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectкомпозиційні матеріалиuk
dc.subjectболтові з’єднанняuk
dc.subjectскінченно-елементні апроксимаціїuk
dc.subjectпружні характеристикиuk
dc.subjectнапружено-деформований станuk
dc.subjectміцністьuk
dc.subjectcomposite materialsuk
dc.subjectmultilayer carbon fiber platesuk
dc.subjectbolted jointsuk
dc.subjectfinite element approximationsuk
dc.subjectelastic characteristicsuk
dc.subjectstress-strain stateuk
dc.subjectstrengthuk
dc.subjectкомпозиционные материалыuk
dc.subjectболтовые соединенияuk
dc.subjectконечно-элементные аппроксимацииuk
dc.subjectупругие характеристикиuk
dc.subjectнапряженно-деформированное состояниеuk
dc.subjectпрочностьuk
dc.subject.udc621.88:[539/3./4+531.3](043.3|5)uk
dc.titleНапружено-деформований стан і міцність однозрізних болтових з’єднань елементів конструкцій із композиційних матеріалівuk
dc.typeThesisuk

Файли

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

Зібрання

Автореферати (ДММОМ)
Автореферати (вільний доступ)