Исследование локального напряженного состояния и оценка долговечности конструкции авиационного изделия с дискретными сварными соединениями при случайном нагружении

Авторы

Рыбаулин А. Г.^*, Сидоренко А. С.^**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: artcomj@gmail.com
**e-mail: k906@mai.ru

Аннотация

Представлены методика численного моделирования и данные расчетной оценки характеристик напряженного состояния при случайной вибрации конструкции авиационного изделия с точечными сварными соединениями. Сварные соединения моделируются с учетом изменения механических свойств материала в зоне сварного контакта. Рассматривается действие случайной кинематической нагрузки в условиях эксплуатации изделия на внешней подвеске маневренного носителя. Получены спектральные характеристики и уровни вибронапряжений в различных точках конструкции изделия. Определены зоны максимальных напряжений в конструкции и выявлены особенности динамического напряженного состояния в сварных соединениях. Для оценки долговечности сварного соединения на основе полученных спек-тральных плотностей и алгоритмов статистического моделирования построены временные реализации случайного процесса напряжений.

Ключевые слова

авиационное изделие, конструкция, крыло, сварное соединение, точечная сварка, метод конечного элемента, оболочка, виброускорение, вибронапряжение, спектральная плотность, сопротивление усталости

Библиографический список

1. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин: Справочник. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1993. — 639 с.
2. Труфяков В.И. Усталость сварных соединений конструкций. — Киев: Наукова думка, 1973. — 216 с.
3. Hyungyil Lee, Nahmho Kim, Tae Soo Lee. Overload failure curve and fatigue behavior of spot-welded specimens. Engineering Fracture Mechanics 72, 2005. P. 1203–1221.
4. Rui-Jie Wang, De-Guang Shang. Low-cycle fatigue life prediction of spot welds based on hardness distribution and finite element analysis. International Journal of Fatigue 31, 2009. P. 508–514.
5. Зарецкий М.В., Сидоренко А.С. Динамика конструкции авиационного изделия при случайном кинематическом нагружении // Электронный журнал «Труды МАИ», 2012, выпуск № 58: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=33423 (дата публикации 26.09.2012).
6. Рыбаулин А.Г., Сидоренко А.С. Напряженное состояние конструкции авиационного изделия с дискретными сварными соединениями при случайном кинематическом нагружении // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 1. С. 183-193.
7. Алямовский А.А. Компьютерное моделирование в инженерной практике. — СПб.: БВХ-Петербург, 2008. — 1040 с.
8. Интерактивная справка Solidworks Premium 2014, http://help.solidworks.com (дата публикации 10.03.2014.)
9. Макаревский Д.И., Вышедкевич И.У., Будник Г.Д., Коротков М.О., Рыбаулин А.Г. О несущей способности сварных точек. // Материалы XIX международного симпозиума «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» имени А.Г. Горшкова. Т.2. — М.: ООО «ТР- Принт», 2013. С. 30-32.
10. Стоев П.И., Мощенок В.И. Определение механических свойств металлов и сплавов по твердости. // Вестник Харьковского научного университета им. Каразина. 2003. Т. 601. № 2(22). С. 106–112.
11. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости на пределе текучести вдавливанием шара. ГОСТ 22762-77. — Изд-во стандартов, 1977. — 12 с.
12. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. — М.: Машиностроение, 1979. — 191 с.
13. Seung-Ho Han, Dae-Gyun An, Seong-Jong Kwak, Ki-Weon Kang. Vibration fatigue analysis for multi-point spot-welded joints based on frequency response changes due to fatigue damage accumulation. International Journal of Fatigue 48, 2013, P. 170–177.
14. Орлов Б.Д., Шавырин В.Н., Новосельцев Н.А. О прочности соединений из сплава Д16АТ, выполненных точечной сваркой, 2010, http://k-svarka.com/content/o-prochnosti-soiedinienii-iz-splava-d16at-vypolniennykh-tochiechnoi-svarkoi, (дата обращения 13.04.2014).
15. Ning Pan, Sheri D. Sheppard. Stress intensity factors in spot welds. Engineering Fracture Mechanics 70, 2003 P. 671–684.
16. Bertrand Langrand, Eric Markiewicz. Strain-rate dependence in spot welds: Non-linear behaviour and failure in pure and combined modes I/II. International Journal of Impact Engineering 37, 2010 P. 792–805.
17. Вибрации в технике: Справочник в 6 т.. ‑ Т. 1. Колебания линейных систем / Под ред. Болотина В.В., М.: Машиностроение, — 1978. — 352 с. ‑ Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов. / Под ред. Диментберга Ф.М. и Колесникова К.С., М.: Машиностроение, 1980. — 544 с.

Скачать статью