Напряженное состояние и ресурс конструкции с дискретными сварными соединениями при стационарных случайных колебаниях

Машиностроение и машиноведение

Сварка, родственные процессы и технологии

2016. Т. 23. № 2. С. 125-137.

Авторы

Рыбаулин А. Г.*, Сидоренко А. С.**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: artcomj@gmail.com
**e-mail: k906@mai.ru

Аннотация

Представлены результаты разработки численной модели и данные расчетной оценки характеристик напряженного состояния и долговечности конструкции авиационного изделия с точечными сварными соединениями при случайной вибрации. Для обоснования корректности моделирования точечного сварного соединения проведены расчетные исследования для моделей образцов точечных сварных соединений, испытанных на статическую прочность при нагружении на отрыв и на срез. При моделировании случайной вибрации авиационного изделия рассматривается действие случайной кинематической нагрузки в условиях эксплуатации изделия на подвеске маневренного носителя. Построены спектральные характеристики вибронапряжений в различных точках конструкции изделия, и определены зоны и уровни максимальных напряжений. Выявлены особенности динамического напряженного состояния в сварных соединениях. Получены оценки удельной повреждаемости сварного соединения по различным теориям накопления усталостных повреждений.

Ключевые слова

дискретное сварное соединение, точечная сварка, случайная вибрация, конечно-элементное моделирование, динамическое напряженное состояние, спектральная плотность, усталостная прочность, усталостная долговечность

Библиографический список

  1. Труфяков В.И. Усталость сварных соединений конструкций. — Киев: Наукова думка, 1973. — 216 с.

  2. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций: Учеб. пособие. — М.: Высш. школа, 1982. — 272 с.

  3. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин: Справочник. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1993. — 639 с.

  4. Фирсанов В.В. Расчетные модели напряженного состояния тонкостенных авиационных конструкций с дискретными соединениями // Известия ТулГУ. 2014. Вып. 11. Ч. 1. С. 300-306.

  5. Фирсанов В.В. Метод расчета напряженно-деформированного состояния систем с односторонними связями // Известия РАН: Механика твердого тела, 2003. № 1. С. 150-163.

  6. Макаревский Д.И., Вышедкевич И.У., Будник Г.Д., Коротков М.О., Рыбаулин А.Г. О несущей способности сварных точек // Материалы XIX международного симпозиума «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» им. А.Г. Горшкова. 2013. Т.2. С. 30-32.

  7. Seung-Ho Han, Dae-Gyun An, Seong-Jong Kwak, Ki-Weon Kang. Vibration fatigue analysis for multi-point spot-welded joints based on frequency response changes due to fatigue damage accumulation // International Journal of Fatigue. 2013. Vol. 48, рр. 170-177.

  8. Стоев П.И., Мощенок В.И. Определение механических свойств металлов и сплавов по твердости //Вестник ХНУ им. Каразина. 2003. Т. 601. № 2. С. 106-112.

  9. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. — М.: Машиностроение, 1979. — 191 с.

  10. ГОСТ 22762-77. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости на пределе текучести вдавливанием шара. — М.: Издательство стандартов, 1978. — 12 с.

  11. Рыбаулин А.Г., Сидоренко А.С. Напряженное состояние конструкции авиационного изделия с дискретными сварными соединениями при случайном кинематическом нагружении // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 1. С. 183-193.

  12. 12. Алямовский А.А. Компьютерное моделирование в инженерной практике. — СПб.: БВХ-Петербург, 2008. — 1040 с.

  13. Интерактивная справка Solidworks Premium 2015. URL: http://help.solidworks.com (дата обращения 03.02.2015).

  14. Langrand Bertrand, Markiewicz Eric. Strain-rate dependence in spot welds: Non-linear behaviour and failure in pure and combined modes I/II // International Journal of Impact Engineering 37, 2010. Pр. 792-805.

  15. Орлов Б.Д., Шавырин В.Н., Новосельцев Н.А. О прочности соединений из сплава Д16АТ, выполненных точечной сваркой. 2010. URL: http://k-svarka.com/content/o-prochnosti-soiedinienii-iz-splava-d16at-vypolniennykh-tochiechnoi-svarkoi (дата обращения 13.04.2014).

  16. Pan Ning, Sheppard Sheri D. Stress intensity factors in spot welds // Engineering Fracture Mechanics. 2003. Vol. 70. Issue 5, pp. 671-684.

  17. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти т. — М.: Машиностроение. — Т. 1. Колебания линейных систем / Под ред. В.В. Болотина, 1978. 352 с. Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов /Под ред. Ф.М. Диментберга и К.С. Колесникова, 1980. 544 с.

  18. ГОСТ 25.101-83. Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического представления результатов. — М.: Издательство стандартов, 1984. — 21 с.

  19. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник. — М.: Машиностроение, 1985. — 224 с.

  20. Трощенко В.Т., Сосновский Л.А. Сопротивление усталости металлов и сплавов: Справочник в 2-х томах. — Киев: Наукова думка, 1987. — Т.1. 510 с.; Т.2. 825 с.

  21. ГОСТ 25.504-82. Методы расчета характеристик сопротивления усталости. — М.: Издательство стандартов, 1982. — 55 с.

  22. Райхер В.Л. Гипотеза спектрального суммирования и ее применение для определения усталостной долговечности при действии случайных нагрузок. — М.: Труды ЦАГИ, 1969. Вып. 1134. — 40 с.

  23. Бессолова О.А., Райхер В.Л., Устинов А.С. Расчет усталостной повреждаемости при циклическом и случайном нагружении с ненулевым средним значением // Ученые записки ЦАГИ. 1989. Т. ХХ. № 3. С. 72-80.



Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024