Анализ конструкционной прочности составных тонкостенных конструкций с болтовым соединением элементов

Abstract

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.09 – динамика и прочность машин. Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Министерство образования и науки Украины, Харьков, 2016. Диссертация посвящена разработке подходов, методов и моделей для исследования конструкционной прочности составных тонкостенных машиностроительных конструкций с болтовым соединением элементов. В работе решена задача анализа напряженно-деформированного состояния составных тонкостенных машиностроительных конструкций с болтовым соединением элементов, а также его реализация и определение закономерностей распределения прогибов, смещений и продольных усилий. Также в данной постановке учитывались следующие важные факторы: зазор в болтовых соединениях, силы трения между контактирующими поверхностями, предварительная затяжка болтовых соединений, наличие уплотнительных шайб состоящих из полимерных материалов, а также учета гофрированной формы применяемых панелей. На основе математических моделей напряженно-деформированного состояния оболочечных, стержневых и пластинчатых конструкций в работе разработана математическая модель, которая учитывает влияние продольных сил и геометрической нелинейности в целом на НДС составленных тонкостенных конструкций. При этом предложена процедура осреднения продольных усилий, действующей в сечении стержня. В результате система связанных дифференциальных уравнения преобразуется к дифференциальному уравнению и интегральному соотношению. Для решения задачи об определении НДС составного стержня выбран метод конечных разностей. Получены результаты решения ряда прикладных задач. Установлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния тонкостенных конструкций на примере металлических бункеров при варьировании проектно-технологических параметров. Экспериментально определен характер поведения системы полос, соединенных болтовым крепежом с зазором, нагруженных равномерно по верхней кромке поперечным циклическим усилием. Проведено сравнение полученных численных результатов исследований с полученными экспериментальными данными. Подтверждено качественное и количественное соответствие результатов численных и экспериментальных исследований изменения прогибов системы полос.

Thesis for the degree of Candidate of technical Sciences in specialty 05.02.09 – dynamics and strength of machines. National technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to the development of approaches, methods and models to study structural strength of composite thin-walled engineering structures with bolted elements. This work is solves the problem of analysis of the stress-strain state of composite thin-walled engineering structures with bolted elements, as well as its implementation and determination of the distribution of deflections, displacements and longitudinal efforts. Also in this formulation the following important factors were taken into account: the gap in bolted joints, friction force between the contacting surfaces, the pre-tightening of bolted connections, the presence of polymeric materials, as well as consideration of the corrugated shape of panels used. On the basis of mathematical models of the stress-strain state of the shell, the rod and plate structures, a mathematical model that takes into consideration the influence of axial forces and geometric nonlinearity in general on stress-strain state of composed thin-walled structures was elaborated in this thesis. The results of solving some applied problems were obtained. The regularities of changes of stress-strain state of thin-walled engineering structures at variation of design and process parameters were defined.