Mechanics and Advanced Technologies (Dec 2024)
Визначення факторів впливу та коефіцієнтів концентрації напружень для експрес-розрахунків на міцність однозрізних болтових з’єднань шаруватих композитних пластин. Повідомлення 1
Abstract
При проектуванні болтових з'єднань (БЗ) необхідно, зокрема, проводити їхні перевірні розрахунки на міцність. При цьому бажано застосовувати експрес-аналіз: розрахунки за простими формулами достатньої точності. Для БЗ пластин із шаруватих полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) проблема ще не вирішена. Мета дослідження: провести перегляд, переосмислення та структуризацію формул експрес-розрахунку максимального напруження при контакті отвору з жорстким циліндром (болтом), на контрастних прикладах матеріалів та схем армування пластини із ПКМ, з урахуванням можливих бічних зазорів болт/отвір в практично актуальному діапазоні, на основі отриманих раніше та нових результатів. Були проведені чисельні розрахунки із застосуванням методу скінченних елементів (контактна задача) для БЗ пластини із шаруватого ПКМ. Передбачалася 3D-ортотропія кожного моношару. Перевіряли декілька простих формул експрес-аналізу, провели їхню структуризацію. Результати зведені в таблиці, наведені ілюстрації. Відокремлені п’ять факторів впливу на значення максимального напруження розтягу біля отвору в пластині з шаруватого ПКМ. Отримано числові оцінки, що характеризують ступінь впливу на концентрацію напружень на поверхні отвору: характеристик матеріалу, схеми армування й величин зазору болт/отвір в пластині із шаруватого ПКМ, а також точність розглянутих формул. Зміна матеріалу й схеми армування шаруватого ПКМ призводить до істотної зміни значень максимальних напружень та коефіцієнту концентрації напружень у навантаженого болтом отвору в ослабленому отвором перетині пластини, а розглянуті формули експрес-аналізу мають недостатню точність для контрастних випадків матеріалів і схем армування пластини. Необхідні додаткові дослідження, особливо для схеми армування [φ/-φ]2s при 0<φ<90. .
Keywords
