Расчет податливости болтового соединения с учетом шероховатости контактирующих поверхностей
Авторы: Букеткин Б.В., Зябликов В.М., Семенов-Ежов И.Е., Ширшов А.А.
Опубликовано в выпуске: #1(97)/2020
DOI: 10.18698/2308-6033-2020-1-1945
Раздел: Механика | Рубрика: Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры
Болтовые соединения широко распространены в различных отраслях промышленности. Их используют как в разъемных, так и в неразъемных соединениях. Основным требованием к болтовым соединениям является обеспечение прочности соединения и гарантированного контактного давления по соединяемым поверхностям (стыкам) в процессе эксплуатации конструкции. Как правило, при их проектировании и расчете не учитывают контактную податливость поверхностей, которая определяется их макро- и микронеровностями, что приводит к завышению прочности соединения и занижению расчетной податливости стыка. Предложена простая модель, позволяющая расчетным путем учесть влияние шероховатости контактирующих поверхностей на податливость соединения без модификации пакета прикладных программ ANSYS. На примере фланцевого соединения проведена экспериментальная проверка адекватности предложенной модели.
Литература
[1] Bortz M., Wink R. Leakage Analysis of a High Pressure Flange Connection Under Bending Moments. An Analytic Procedure, Paper no. PVP2014-28252, pp. V005T05A012; 6 p. DOI: 10.1115/PVP2014-28252
[2] Abid M., Nash D.H. A parametric study of metal-to-metal contact flanges with optimized geometry for safe stress and no-leak conditions. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 2004, vol. 8 (1), pp. 67–74.
[3] Shishkin S.V., Shishkin S.S. Сalculation of the tightness of flanged joints. Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 2010, vol. 39, no. 3, pp. 265–271.
[4] Estrada H. Analysis of Leakage in Bolted-Flanged Joints Using Contact Finite Element Analysis. Journal of Mechanics Engineering and Automation, 2015, vol. 5, pp. 135–142. DOI: 10.17265/2159-5275/2015.03.001
[5] Estrada H., Parsons I.D. Strength and Leakage Finite Element Analysis of a GFRP Flange Joint. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 1999, vol. 76, no. 8, pp. 543–550.
[6] Roos E., Kockelmann H., Hahn R. Gasket characteristics for the design of bolted flange connections of metal-to-metal contact type. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 2002, vol. 79 (1), no. 1, pp. 45–52.
[7] Marshall M.B., Lewis R., Dwyer-Joyce R.S. Characterization of contact pressure distribution in bolted joints. Strain, 2006, no. 42 (1), pp. 31–43.
[8] Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. 15-е изд. Москва, Юрайт, 2014, 408 с.
[9] Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. Москва, Машиностроение, 1993, 640 с.
[10] Ряховский О.А., ред. Детали машин. 4-е изд. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004, 465 с.
[11] Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. Москва, Академия, 2006, 496 с.
[12] Иванов А.С., Измайлов В.В. Расчет контактной деформации при конструировании машин. Трение и смазка в машинах и механизмах, 2006, № 8, с. 3–10.
[13] Иванов А.С., Ермолаев М.М., Руднев С.К. Расчет соединения с натягом в общем случае нагружения. Современное машиностроение. Наука и образование, 2016, № 5, с. 453–463.
[14] Haidar N., Obeed S., Jawad M. Mathematical representation of bolted-joints stiffness: a new suggested model. Journal of Mechanical Science and Technology, 2011, vol. 25 (11), pp. 2827–2834.
[15] Корзаков А.А., Косов М.Г. Моделирование контактной жесткости поверхностей. Вестник МГТУ «Станкин», 2008, № 2, с. 6–10.
[16] Лукьянова А.Н. Моделирование контактного взаимодействия деталей. Самара, СамГТУ, 2012, 87 с.
[17] Зернин М.В., Бабин А.П., Мишин А.В., Бурак В.Ю. Моделирование контактного взаимодействия с использованием положений механики «контактной псевдосреды». Вестник Брянского государственного технического университета, 2007, № 4 (16), с. 62–73.
[18] Чигарев А.В. Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров. Москва, Машиностроение-1, 2004, 524 с.
[19] Букеткин Б.В., Зябликов В.М., Семенов-Ежов И.Е., Ширшов А.А. Податливость затянутого резьбового соединения. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 3. DOI: 10.18698/2308-6033-2019-3-1855.