Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Несущая способность винтовых и заклепочных соединений стальных тонкостенных конструкций Катранов, Иван Георгиевич

Несущая способность винтовых и заклепочных соединений стальных тонкостенных конструкций
<
Несущая способность винтовых и заклепочных соединений стальных тонкостенных конструкций Несущая способность винтовых и заклепочных соединений стальных тонкостенных конструкций Несущая способность винтовых и заклепочных соединений стальных тонкостенных конструкций Несущая способность винтовых и заклепочных соединений стальных тонкостенных конструкций Несущая способность винтовых и заклепочных соединений стальных тонкостенных конструкций
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Катранов, Иван Георгиевич. Несущая способность винтовых и заклепочных соединений стальных тонкостенных конструкций : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.01 / Катранов Иван Георгиевич; [Место защиты: Моск. гос. строит. ун-т].- Москва, 2011.- 202 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/3307

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 11

1.1 Область применения легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) в строительстве 11

1.2 Основные типы узлов ЛСТК 14

1.3 Изготовление холодногнутых профилей из оцинкованной стали для ЛСТК 15

1.4 Типы крепежных элементов в соединениях ЛСТК 16

1.4.1 Вытяжные заклепки в соединениях ЛСТК 19

1.4.2 Винты в соединениях ЛСТК 20

1.5 Анализ исследований болтовых соединений тонкостенных конструкций 23

1.6 Анализ исследований заклепочных и винтовых соединений тонкостенных конструкций 26

1.7 Цели и задачи диссертационной работы 31

Глава 2. Разработка методики и анализ результатов испытаний заклепочных и винтовых соединений ЛСТК 33

2.1 Типы отказов соединений ЛСТК 34

2.2 Задачи и программа экспериментальных исследований соединений ЛСТК 39

2.3 Методика испытаний соединений ЛСТК 39

2.4 Механические характеристики стали испытываемых образцов 45

2.5 Результаты 1-го этапа испытаний соединений на вытяжных заклепках и винтах на срез и растяжение 46

2.6 Анализ результатов 1-го этапа экспериментальных исследований 48

2.6.1 Анализ результатов испытаний соединений на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах при работе на срез 49

2.6.2 Анализ результатов испытаний соединений на вытяжных заклепках увеличенного диаметра и усиленных вытяжных заклепках при работе на срез 56

2.6.3 Анализ результатов испытаний соединений на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах при работе на растяжение 58

2.6.4 Анализ результатов испытаний соединений на специальных типах самосверлящих самонарезающих винтов 61

2.7 Задачи и программа 2-го этапа экспериментальных исследований соединений ЛСТК 62

2.8 Результаты 2-го этапа испытаний соединений на самосверлящих самонарезающих винтах на срез и растяжение 63

2.9 Анализ результатов 2-го этапа экспериментальных исследований 64

2.10 Математическая обработка результатов экспериментальных исследований 67

2.11 Выводы 68

Глава 3. Совершенствование методики расчета соединений ЛСТК на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах 71

3.1 Положения по расчету соединений на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах 71

3.2 Сравнение результатов расчета и эксперимента 78

3.3 Вычисление коэффициентов надежности по материалу 87

3.4 Соотношение толщины скрепляемого материала и диметра крепежного элемента соединения 89

3.5 Влияние типа винтового соединения на его несущую способность (нахлесточное, двухсрезное) 89

3.6 Несущая способность многовинтового соединения и характер расположения крепежных элементов 90

3.7 Влияние шага резьбы винта на выдергивание винта из базового материала, при работе винтового соединения на растяжение 90

3.8 Выводы 91

Глава 4. Моделирование в программном расчетном комплексе винтового соединения, работающего на срез 94

4.1 Методы моделирования винтовых соединений 94

4.2 Постановка задачи моделирования винтового соединения 98

4.3 Проверочный расчет стали на растяжение 100

4.4 Расчет винтового соединения 101

4.5 Выводы и рекомендации по результатам численного моделирования винтового соединения 112

Глава 5. Работа винтовых соединений на срез при циклическом нагружении 114

5.1 Методика испытания и испытательное оборудование 114

5.2 Результаты циклических испытаний винтовых соединений ЛСТК при работе на срез 115

5.3 Анализ работы винтовых соединений ЛСТК при циклическом нагружении 116

5.4 Выводы 118

Глава 6. Использование результатов экспериментально-теоретических исследований в практике испытания, проектирования и строительства ЛСТК 119

6.1 Рекомендации для проведения сертификационных испытаний заклепочных и винтовых соединений ЛСТК на срез и растяжение 119

6.1.1 Методы отбора образцов 119

6.2 Испытательное оборудование и аппаратура 121

6.3 Подготовка к испытанию 121

6.4 Проведение испытаний и обработка результатов 123

6.5 Инженерная методика расчета заклепочных и винтовых соединений ЛСТК на срез и растяжение 123

6.6 Рекомендации по подбору крепежных элементов и монтажу соединений ЛСТК на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах 129

Заключение и выводы 131

Возможные направления дальнейших исследований по настоящей тематике 132

Библиографический список 134

Приложение 143

Введение к работе

Актуальность работы обусловлена значительной потребностью в строительстве энергоэффективных, качественных и экономичных зданий и сооружений из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), и возникающей в связи с этим проблемой создания нормативной базы и обеспечением её надежности целенаправленными исследованиями в данной области.

Применение в строительстве новых типов крепежа, а также отсутствие обоснованной методики испытания и расчета соединений ЛСТК ограничивают объемы проектирования и возведения зданий и сооружений из стальных тонкостенных конструкций.

Цель работы. Разработка методики испытания и расчета соединений на вытяжных заклепках и винтах в легких стальных тонкостенных конструкциях с учетом оценки влияния конструктивных особенностей на несущую способность соединений применительно к российским особенностям производства и эксплуатации.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

  1. Выполнен анализ работы основных типов соединений на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах, применяемых в соединениях ЛСТК.

  2. Проведена систематизация и изучены типы отказа заклепочных и винтовых соединений ЛСТК.

  3. Разработана методика испытания соединений ЛСТК на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих.

  4. Проведены испытания соединений ЛСТК на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах, выполнены обработка и анализ их результатов.

  5. Определено влияние параметров условий работы соединений, таких как неравномерность распределения усилий в многовинтовом соединении, типа соединений (нахлесточное или двухсрезное), и ряда конструктивных особенностей, таких как шаг резьбы и соотношение диаметра крепежного элемента и толщины соединяемого материала, влияющих на несущую способность соединения.

  6. Проведена адаптация Европейской методики расчета соединений ЛСТК на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах с учетом российских особенностей производства и эксплуатации.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

получены новые экспериментальные данные о прочности и деформативно-сти основных типов соединений ЛСТК на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах при работе на срез и растяжение;

получены и проанализированы различные типы отказов при работе соединений на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах на срез и растяжение;

экспериментально исследовано влияние циклических нагрузок на работу винтовых соединений на срез;

по результатам экспериментальных исследований разработана методика испытания и расчета соединений на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах при работе на срез и растяжение с учетом поправочных эмпирических коэффициентов и зависимостей.

Достоверность результатов:

Степень достоверности результатов обеспечена проведением исследований с применением научно-обоснованных методик, тарировкой приборов и оборудования. Результаты исследования получены путем проведения обширного натурного эксперимента, статистической обработки и вероятностного анализа, подтверждены расчетом с использованием метода конечных элементов в расчетном комплексе.

Практическая значимость результатов исследования состоит в следующем:

по результатам экспериментальных исследований получены данные о несущей способности соединений ЛСТК на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих винтах при различных типах отказов соединения при работе на срез и растяжение;

предложены коэффициенты и формулы для учета влияния различных конструктивных факторов на работу данных соединений;

результаты экспериментально-теоретических исследований и предложенные коэффициенты и зависимости использованы при разработке стандарта организации (СТО) ЦНИИПСК им. Мельникова по расчету и испытанию винтовых соединений ЛСТК, а также при проектировании легких стальных тонкостенных конструкций на территории РФ.

Внедрение результатов работы. Результаты проведенных исследований использованы в проектной и практической деятельности организаций ООО «Генезис-Рус» и 000 «Глобал Ривет Инжениринг», а также в учебном процессе Московского государственного строительного университета. Разработано и изготовлено устройство для испытаний на растяжение соединений тонкостенных металлических конструкций [21]. Разработанная методика испытания и расчета соединений ЛСТК использована в стандарте организации (СТО) ЦНИИПСК им. Мельникова. [20]

Апробация работы. Основные положения проведенных исследований по
теме диссертации докладывались автором на международных научно-
практических конференциях молодых ученых, аспирантов и докторантов
«Строительство-формирование среды жизнедеятельности» в 2009-2011г.г.;
традиционной научно-технической конференции профессорско-

преподавательского состава «Института строительства и архитектуры» ГОУ ВПО МГСУ в 2010 г; конференции, посвященной 130-летию ЦНИИПСК им. Мельникова; на заседаниях кафедр испытания сооружений и металлических конструкций ГОУ ВПО МГСУ в 2009-2011 г.г.

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 работа в журналах и сборниках научных статей и материалах научно-технических конференций, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, результаты диссертации использованы при разработке СТО ЦНИИПСК им. Мельникова, получен патент на полезную модель.

Структура и объем работы.

Изготовление холодногнутых профилей из оцинкованной стали для ЛСТК

Одним из достоинств гнутых профилей из оцинкованной тонколистовой стали является возможность получать сечения разнообразной формы. Зарубежный опыт [5] свидетельствует о широких возможностях создания высокоэффективных конструкций из тонкостенных гнутых профилей, благодаря широкому использованию резервов закритической работы тонкостенных профильных элементов. Различают два способа производства гнутых оцинкованных профилей: 1. Полумеханизированный процесс, в котором изгиб профиля осуществляется в кромкогибочных устройствах, штампах и инструментальных фильерах. Производственные возможности этого способа ограничены низкой производительностью и относительно малой длиной элемента. [3] 2. Полностью механизированный процесс, в котором протяжка полосы или ленты оцинкованного листа происходит через последовательно установленные пары роликов профилегибочного стана. Каждая пара роликов последовательно придает материалу необходимую форму. Также описанный метод изготовления называется методом интенсивного деформирования (МИД). С помощью МИД возможно изготовление профилей из листов с толщинами от 0,5 до 4 мм. При этом скорость профилирования от 6 до 30 м.п./мин. Также основными преимуществами метода являются: возможность использования компактного, транспортабельного оборудования, имеющего малое энергопотребление, малые габариты и невысокую стоимость; возможность совмещения профилирования с другими производственными процессами (правка, отрезка, гибка по контуру); возможность полной автоматизации производственных линий. Этот способ высокотехнологичен и получил широкое применение. [44] Широко известны профилировочные станы и автоматизированные линии профилирования фирм «Buhler», «Dreisern» (Германия), «IMM», «Knudson Manufacturing» (США), «Samco» (Канада), «Sintech» (Финляндия), а также «УкрНИИМет» (Украина), «Альта-Транс», «Уляновский НИАТ», «Аркада» (Россия).

Соединение тонкостенных холодногнутых профилей из оцинкованной стали возможно с помощью различных типов крепежных элементов. В таблице 1.1 приведена классификация типов крепежных элементов, применяемых в ЛСТК. В зарубежной литературе часто фигурирует обозначение «механический крепеж», обобщающее подобные типы крепежных элементов.

Ограничение в применении сварки в легких металлоконструкциях обусловлено применением высокопрочных сталей и оцинкованного покрытия профилей, а также, высокими энергозатратами, дефицитом квалифицированных сварщиков и необходимостью в физических методах контроля качества сварных швов. [33]

Применение болтов в области ЛСТК не получило широкого применения вследствие небольшой технологичности болтовых соединений по сравнению с винтовыми и заклепочными, необходимости точного выполнения отверстий на заводе и их соосности на монтаже, нецелесообразности применения болтов малых диаметров, ввиду малой толщины соединяемых деталей и отсутствия на рынке механизированного инструмента для их монтажа, а также необходимости обеспечения двустороннего доступа к конструкции в процессе монтажа.

Применение монтажных дюбелей для пороховых и пневматических монтажных пистолетов, при соединении элементов ЛСТК отличает высокая скорость монтажа, особенно при использовании ленточной подачи патронов и дюбелей, однако при этом необходима высокая квалификация монтажника и соблюдение специальных мер техники безопасности. Также необходимо отметить, что стоимость монтажного дюбеля и патрона выше стоимости винтов и вытяжных заклепок. Существенным недостатком применения монтажных дюбелей, является невозможность обеспечения прочного соединения тонколистового материала с базовым листом толщиной менее 2 мм.

Применение пуклевочных соединений, пресс соединений и соединений типа «Розетт», при которых соединение образуется посредством продавлива-ния с последующей развальцовкой стального листа соединяемых деталей [68], целесообразно в условиях соединения элементов каркаса на заводе по производству готовых комплектов металлоконструкций, с последующей укрупнительной сборкой на строительной площадке с помощью других типов соединений. Подобные типы соединений отличает невысокая стоимость, однако выполнение этих соединений в условиях стройплощадки и на высоте невозможно.

Соединения тонкостенных холодногнутых профилей ЛСТК из оцинкованной стали на вытяжных заклепках и самосверлящих самонарезающих и самонарезающих винтах получили наибольшее распространение. Соединения отличают высокая технологичность, возможность применения мобильного, в том числе аккумуляторного инструмента, небольшая энергозатратность, независимость от климатических условий, отсутствие в необходимости высокой квалификации монтажников, односторонность применения крепежа (возможность вести монтаж с одной стороны) а также небольшая стоимость соединения. Ассортимент и область применения вытяжных заклепок и винтов в ЛСТК подробно изложен в публикациях [23], [25].

Задачи и программа экспериментальных исследований соединений ЛСТК

Испытания проводились на кафедре «Испытания сооружений» ГОУ ВПО МГСУ в лаборатории «Сектора испытаний строительных конструкций». Образцы изготавливались методом холодной резки ножницами по металлу и рубки на гильотинном станке из тонколистовой оцинкованной стали марки С255 по ГОСТ Р 52246-2004. Ширина образцов принята равной 30 мм. Допуски на размеры образцов приняты в соответствии с ГОСТ Р 52246-2004, аналогично допускам на пропорциональные плоские образцы Типа II, согласно ГОСТ 11701 -84. Геометрические размеры образцов для испытаний на срез и растяжение (вырыв из листа и отрыв через пресс-шайбу) приняты в соответствии с рис. 2.6, 2.7 и таблицей 2.1. Толщины испытываемых образцов были приняты равными: 0,5; 0,7; 1,0; 1,2; 1,5; 2,0 мм, как основные толщины, применяемые в элементах ЛСТК. Образцы для испытаний соединений на растяжение изготавливались методом холодной гибки на оправке. При этом, не допускались деформации, изгиб и перегиб образцов в местах установки винтов. Соединение образцов осуществлялось крепежными элементами, получившими наиболее широкое распространение в легких стальных тонкостенных конструкциях. Для испытаний использовались вытяжные заклепки и самосверлящие самонарезающие винты производства Harpoon. Испытания образцов соединений проводились на универсальной испытательной машине, с электронной записью графика нагрузка-деформация Instron модели 3382.

Для разметки и замеров образцов перед испытаниями использовались линейки металлические, штангенциркуль и микрометр - по ГОСТ 427-75, ГОСТ 166-89, ГОСТ 6507-90. Для испытания образцов на растяжение использовалась специально разработанная автором универсальная оснастка ОУРК-1 (рис. 2.8) (Патент № 103930), а также приспособление, для обеспечения удобства испытания на вырыв винтов из базового материала, Приложение 1. Рис. 2.8. ОУРК-1, применение специальной оснастки для испытаний образцов соединений на растяжение. Процесс испытания можно разделить на два этапа: подготовительный этап и этап нагружения. На подготовительном этапе выполнялось следующее: 1. Маркировка образцов на участках стальных пластин, удаленных от края не менее чем на 80 мм. 2. Контрольные обмеры геометрии тонколистовых образцов в 3-х сечениях, в средней части и на границах рабочей длинны образца, аналогично требованиям ГОСТ 11701-84, с помощью штангенциркуля, и микрометра. Измерение ширины образцов производилось с погрешностью до 0,1 мм, и толщины с погрешностью до 0,01 мм. За начальную площадь поперечного сечения образца в его рабочей части F0 принималось наименьшее из полученных значений ширины на основании произведенных измерений. 3. Разметка образцов под установку винтов и сверление отверстий под установку вытяжных заклепок (на 0,1 мм превышающих номинальный диаметр заклепки, в соответствии с [77]), а также отверстий для крепления образцов для испытаний на растяжение к оснастке ОУРК-1. 4. В предварительно размеченном образце производилось сверление технологических крепежных отверстий для установки болтов оснастки. 5. Перед установкой винтов, осуществлялись их контрольные обмеры с помощью штангенциркуля и микрометра на соответствие нормативным документам. 6.1 Вытяжные заклепки устанавливались с помощью механического ручного заклепочника Rivetec 6М+. 6.2 Установка, винтов производилась с помощью аккумуляторного шуруповерта DeWalt DCD945 В2 в» соответствии с правилами по монтажу, с автоматическим ограничением максимального крутящего момента при установке для различных толщин скрепляемого материала, и перпендикулярно поверхности листа с полным прилеганием пресс-шайбы винта к поверхности листа. 7 Перед испытанием соединений на срез образец устанавливался и закреплялся в захватах испытательной машины для плоских образцов; перед испытанием на растяжение производилась установка, центровка и закрепление оснастки ОУРК-1 для испытания на растяжение в захватах испытательной машины для круглых образцов. 8 Выполнялась настройка программы испытания образцов на рабочей станции (персональном компьютере управления) универсальной испытательной машине Instron 3382. На этапе нагружения процесс испытания выполнялся в следующей последовательности: 1. Проверка и калибровка испытательной машины и аппаратуры. 2. Непрерывное нагружение образца со скоростью 8 мм/мин с доведением образца до разрушения, что соответствует рекомендациям, описанным в [75]. 3. Фиксирование значения условного предела текучести, временного сопротивления, а также параметров деформации с последующей записью результатов в протокол испытаний.

Соотношение толщины скрепляемого материала и диметра крепежного элемента соединения

На основании исследований и математической обработки, описанных в п. 2.9 Главы 2 настоящей работы испытаний, ввиду большей несущей способности соединения и исключения эффекта наклона винта при работе двухсрезного соединения, в соответствии с ст. 12 таблицы 3 Приложения 3, необходимо введение повышающего коэффициента к=1,2 для двухсрезных соединений в соответствии с таблицей 3.4. Испытания многовинтовых соединений, описанные в п. 2.9 Главы 2 настоящей работы, показали неравномерность включения в работу крепежных элементов многовинтового соединения. При этом отмечалось включение в работу и отклонение прежде всего первого ряда крепежа от точки приложения нагрузки, а затем последующих. На основании сделанных выводов, результатов математической обработки и сравнения значений несущей способности одновинтовых и многовинтовых соединений в ст. 12 таблицы 3 Приложения 3, приводятся рекомендуемые значения-понижающего коэффициента (3 для многовинтовых соединений. При проектировании винтовых соединений стоит отдавать предпочтение соединениям с максимальным количеством винтов в первом ряду от точки приложения нагрузки. Характер диаграмм результатов эксперимента и расчета на рис. 3.5-3.7 совпадает, что подтверждает высокую достоверность полученных данных. Однако, на участке диаграммы при толщинах базового материала свыше 2 мм заметно существенное расхождение диаграмм, что вызвано ограничением условия /sup /кіи /supIs 1. В соответствии с ст. 10 таблицы.4 Приложения 3, рекомендуется введение дополнительных условий соотношения толщины базового материала и шага резьбы винта, что выполнено и представлено в таблице 3.6. Где, tsup - толщина базового материала листа, к которому осуществляете крепление, мм; s - номинальный шаг резьбы винта, мм.

На основании анализа результатов испытаний винтовых и заклепочных соединений, а также сравнения результатов эксперимента и расчета приходим к выводам: 1) Методика расчета Eurocode, является обоснованной и может быть рекомендована к применению с учетом необходимых корректировок. 2) Предложенные к применению различные значения коэффициентов надежности по материалу, зависящие от типа соединения и различных типов отказа (таблица 3.3), позволяют обеспечить надежность работы соединения, при сокращении количества крепежных элементов. 3) Внесены изменения в формулу по расчету прочности соединения на разрыв листа по сечению нетто. Расчет (оценку прочности) необходимо производить по условному пределу текучести N02, а не по пределу прочности . 4) При расчете прочности на разрыв винта при работе соединения на растяжение, необходимо введение коэффициента надежности по материалу /2=1,25;. 5) Введением различных коэффициентов условий работы может быть уч тено влияние типа соединения (нахлесточное или двухсрезное) на несущую способность. Для двухсрезных соединений введен поправочный повышающий коэффициент к=1,2. 6) С учетом перераспределения усилий в многовинтовом соединении необходим учет понижающего коэффициента (3 = 0,8, учитывающего неравномерность работы винтов и перераспределение усилий (таблица 3.5). 7) В формулу для расчета прочности винтового соединения на вырыв из листа, введены дополнительные поправочные коэффициенты при соотношении l Usup/.y l,5, l,5 tsup/s 2, tsup/s 2, (таблица 3.6), расширяющие диапазон применения расчетной методики к подобным соединениям. . 8) Прочность специальных типов вытяжных заклепок и самосверлящих самонарезающих винтов необходимо принимать в соответствии с зако ном о техническом регулировании, а именно в соответствии с проведенными производителем-испытаниями и вычисленными по ус тановленной методике значениями прочности по крепежу. 9) При толщинах скрепляемых листов 0,5 — 0,7 мм и при работе соедине ния на срез целесообразнее применять вытяжные заклепки. При больших толщинах — самосверлящие самонарезающие винты. 10) При подборе крепежа, необходимо стремиться к достижению равнопрочности- по крепежу и по- материалу. Для удобства подбора крепежа, рекомендуется использование диаграммы рис. 2.6.7. 11) При соединении листовых материалов малых толщин и при работе соединения на срез и растяжение рекомендуется применение винтов с наименьшим шагом резьбы.

Постановка задачи моделирования винтового соединения

Решение задачи моделирования винтового соединения проводилось в ПК PLM Femap 10.1. Задача решалась в линейной и нелинейной постановке, в которой учитывалась физическая нелинейность материала пластин, а также контакт между ними и винтом. Граничные условия задачи представлены на рис. 4.5. задано с помощью поверхностно распределенной нагрузки по торцу пластины (способ №1) либо как смещение этого торца на заданную величину (способ №2). Выбор способа зависит от того, каким образом происходит растяжение соединения в натурном эксперименте с помощью разрывной машины. В зависимости от её устройства, а также базы, на которой измеряется удлинение, определяются не только размеры, соединения, но также и параметры расчета — способ задания нагружения. В одном случае, нагрузка к соединению может прикладываться в виде пошагового увеличения силы (с помощью рычагов или домкратов). Тогда применяется способ задания растяжения №1. В другом случае, разрывная машина с помощью гидравлического оборудования пошагово увеличивает смещение торца пластины - растягивать соединение. В таком случае, для того, чтобы численный эксперимент физически соответствовал реальному, необходимо использовать способ задания растяжения-№2. Некорректное задание нагрузки приводит к большим погрешностям результатов.

Растяжение моделировалось смещением правого торца пластины на величину 3,75 мм (с помощью опции программы «Enforced displacement»). Нижняя пластина при этом была жестко закреплена по левой стороне, верхняя пластина закреплена по правой стороне от перемещений в направлении осей Y и Z. Необходимо отметить, что в связи со спецификой ПК PLM Femap при задании нагружения смещением одного из торцов пластины, необходимо закреплять объект, к которому приложена данная нагрузка, от перемещения [79].

ПК Femap обладает обширными библиотеками моделей материала и диаграмм нагружения. В статье [39] представлен обзор моделей материала, применяемых в ПК Femap, для моделирования работы стали. Авторами [39] рекомендуется использовать точную диаграмму нагружения стали для случаев исследований и сопоставления результатов.

При решении настоящей задачи, использовалась упругопластическая модель материала ("elasto-plastic"). В расчетах использовалась реальная диаграмма растяжения стали, полученная по результатам эксперимента - рис. 4.6. С учетом опыта [39] линейная часть диаграммы растяжения стали задавалась всего двумя точками - (0;0) и (NT; Ат), диаграмма оканчивалась зоной упрочнения.

Хотя по результатам растяжения образцов была получена диаграмма N-A с шагом 0,004 мм, её прямое использование в ПК Femap оказалось невозможным из-за большого числа точек. Более того, при задании шага нагружения 1/100 и даже 1/500 многие точки из этой диаграммы не будут охвачены. Поэтому для предотвращения ошибок при решении диаграмма N-A была упрощена, часть точек была удалена.

В расчетах соотношение N-A для винта принимается условно линейным, поскольку винт изготовлен из высокопрочной стали марки С1022, не имеющей площадки текучести.

Похожие диссертации на Несущая способность винтовых и заклепочных соединений стальных тонкостенных конструкций