Моделирование релаксации напряжений в резьбовых соединениях трубопроводов гидравлических и пневматических систем с использованием метода конечных элементов

Аннотация

Предложена расчетно-экспериментальная методика определения релаксации напряжений в ответственных резьбовых соединениях трубопроводов гидравлических и пневматических систем с использованием метода конечных элементов для длительного срока эксплуатации (25 лет) при нормальной температуре. Методика основана на применении упругих констант материалов и параметров остаточной деформации (деформации ползучести), которые характеризуют изменение жесткости деталей резьбового соединения с течением времени. Параметры, характеризующие остаточную деформацию, определяются с помощью расчетных моделей, разработанных с использованием экспериментальных данных, полученных при исследовании релаксации напряжений коррозионно-стойкой стали 25Х17Н2Б-Ш и меди марки М1. Выполнен сравнительный анализ распределения сил по виткам резьбы рассматриваемого резьбового соединения в затянутом состоянии, полученного методом конечных элементов, и резьбового соединения по схеме Н.Е. Жуковского. Хорошее совпадение распределений сил по виткам резьбы подтверждает корректность расчетной конечно-элементной модели рассматриваемого соединения и адекватность принятых допущений. Описан алгоритм и приведены результаты моделирования релаксации напряжений для четырех типоразмеров резьбовых соединений при их эксплуатации в течение 25 лет

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Проскурин А.В., Саюн С.П. Моделирование релаксации напряжений в резьбовых соединениях трубопроводов гидравлических и пневматических систем с использованием метода конечных элементов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2024, № 1 (148), c. 69--85. EDN: EMVIIS

Литература

[1] Бабкин В.Т., Зайченко А.А., Александров В.В. и др. Герметичность неподвижных соединений гидравлических систем. М., Машиностроение, 1977.

[2] Вольфсон А.С. К расчету резьбовых соединений, работающих в условиях ползучести. Вестник машиностроения, 1968, № 10, с. 38--41.

[3] Гельфанд М.Л., Ципенюк Я.И., Кузнецов О.К. Сборка резьбовых соединений. М., Машиностроение, 1978.

[4] Иосилевич Г.Б., Строганов Г.Б., Шарловский Ю.В. Затяжка и стопорение резьбовых соединений. М., Машиностроение, 1985.

[5] Продан В.Д. Техника герметизации разъемных неподвижных соединений. М., Машиностроение, 1991.

[6] Жуковский Н.Е. Как распределяется усилие по виткам гайки. Бюллетень Политехнического общества при МВТУ, 1902, № 1, с. 1--3.

[7] Решетов Д.Н. Детали машин. М., Машиностроение, 1974.

[8] Иосилевич Г.Б., Осипова Г.В. Распределение напряжений в резьбовых соединениях. Вестник машиностроения, 1979, № 7, с. 29--32.

[9] Иосилевич Г.Б. Концентрация напряжений и деформаций в деталях машин. М., Машиностроение, 1981.

[10] Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые и фланцевые соединения. М., Машиностроение, 1990.

[11] Биргер И.А. Расчет резьбовых соединений. М., Оборонгиз, 1959.

[12] Коленчук К.И. Распределение усилий в витках пары болт--гайка. Сб. Киевского отделения ВНИТОМАШ. М., Машгиз, 1949.

[13] Проскурин А.В., Саюн С.П. Результаты исследований релаксации напряжений в стали 25Х17Н2Б-Ш и меди М1 с использованием кольцевых образцов равного сопротивления изгибу. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2021, № 2 (137), c. 59--71. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3941-2021-2-59-71

[14] Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. Л., Машиностроение, 1978.

[15] Локощенко А.М. Ползучесть и длительная прочность металлов. М., ФИЗМАТЛИТ, 2016.

[16] Самуль В.И. Основы теории упругости и пластичности. М., Высшая школа, 1982.

[17] Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М., Наука, 2014.

[18] Зуев Л.Б., Данилов В.И. Физические основы прочности материалов. Долгопрудный, Интеллект, 2016.

[19] Борздыка А.М., Гецов Л.Б. Релаксация напряжений в металлах и сплавах. М., Металлургия, 1972.

[20] Безухов Н.И. Основы теории упругости пластичности и ползучести. М., Высшая школа, 1968.