Інтегрований підхід розрахунку втомної міцності зварних з'єднань у механізмах тюбінгоукладачів із застосуванням програмного комплексу Solidworks Education Edition

Abstract

Розроблено та обґрунтовано методологію оцінки довговічності зварних з'єднань у механізмах тюбінгоукладачів, враховуючи специфічніумови їхньої експлуатації. Зокрема, досліджено вплив різноманітних типів навантажень, що виникають під час роботи обладнання.Використано комплексний підхід, який включає як теоретичні розрахунки, так і експериментальні методи. Особливу увагу приділеномоделюванню напружено-деформованого стану зварних з'єднань, визначенню місць концентрації напружень за допомогою методускінченних елементів. Для оцінки довговічності конструкцій застосовано напівемпіричні методи, зокрема Hot Spot Stress та EffectiveNotch Stress, з подальшим детальним порівнянням отриманих результатів. У ході дослідження встановлено, що традиційні рекомендаціїщодо вибору параметрів для визначення напружень у зварних з'єднаннях методом Hot Spot Stress не завжди забезпечують адекватнірезультати для всіх можливих варіантів навантажень. Запропоновано удосконалений підхід до оцінки довговічності зварних з'єднань,який базується на інтеграції методик Hot Spot Stress та Effective Notch Stress із урахуванням особливостей зон концентрації напружень.Це дозволяє підвищити точність прогнозування довговічності конструкцій. Проведено аналіз отриманих результатів, що підтвердилоефективність запропонованої методики. Експериментальні дослідження виявили залежність рівня напружень у зварних швах від їхніхгеометричних характеристик. A methodology for assessing the durability of welded joints in tubbing erector mechanism has been developed and scientifically substantiated,taking into account the specific conditions of their operation. In particular, the influence of various types of loads occurring during equipmentoperation has been investigated. An integrated approach has been employed, combining both theoretical calculations and experimental methods.Special attention is given to modeling the stress-strain state of welded joints and identifying stress concentration points using the finite elementmethod. Semi-empirical methods, specifically Hot Spot Stress and Effective Notch Stress, were applied to evaluate the durability of structures,followed by a detailed comparative analysis of the obtained results. The study found that traditional recommendations for selecting parameters todetermine stresses in welded joints using the Hot Spot Stress method do not always yield accurate results for all loading scenarios. To address thislimitation, an improved approach for assessing the durability of welded joints has been proposed. This approach integrates the Hot Spot Stress andEffective Notch Stress methods while considering the characteristics of stress concentration zones. As a result, the accuracy of durabilitypredictions for welded structures is significantly enhanced. The effectiveness of the proposed methodology was confirmed through analysis of theobtained results. Experimental studies revealed a correlation between stress levels in welds and their geometric parameters.