ІНТЕГРОВАНИЙ ПІДХІД РОЗРАХУНКУ ВТОМНОЇ МІЦНОСТІ ЗВАРНИХ З'ЄДНАНЬ У МЕХАНІЗМАХ ТЮБІНГОУКЛАДАЧІВ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСУ SOLIDWORKS EDUCATION EDITION
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0775.2025.2.09Анотація
Розроблено та обґрунтовано методологію оцінки довговічності зварних з'єднань у механізмах тюбінгоукладачів, враховуючи специфічні умови їхньої експлуатації. Зокрема, досліджено вплив різноманітних типів навантажень, що виникають під час роботи обладнання. Використано комплексний підхід, який включає як теоретичні розрахунки, так і експериментальні методи. Особливу увагу приділено моделюванню напружено-деформованого стану зварних з'єднань, визначенню місць концентрації напружень за допомогою методу скінченних елементів. Для оцінки довговічності конструкцій застосовано напівемпіричні методи, зокрема Hot Spot Stress та Effective Notch Stress, з подальшим детальним порівнянням отриманих результатів. У ході дослідження встановлено, що традиційні рекомендації щодо вибору параметрів для визначення напружень у зварних з'єднаннях методом Hot Spot Stress не завжди забезпечують адекватні результати для всіх можливих варіантів навантажень. Запропоновано удосконалений підхід до оцінки довговічності зварних з'єднань, який базується на інтеграції методик Hot Spot Stress та Effective Notch Stress із урахуванням особливостей зон концентрації напружень. Це дозволяє підвищити точність прогнозування довговічності конструкцій. Проведено аналіз отриманих результатів, що підтвердило ефективність запропонованої методики. Експериментальні дослідження виявили залежність рівня напружень у зварних швах від їхніх геометричних характеристик. Це дозволило уточнити критерії оцінки міцності з'єднань із використанням модифікованого підходу Hot Spot Stress та Effective Notch Stress. Зважаючи на те, що стандартні методи вибору параметрів для розрахунку напружень у зварних з'єднаннях часто виявляються недостатньо ефективними для різних типів навантажень, виникла необхідність розробки комбінованого підходу, який поєднує обидва методи й адаптує обчислення до особливостей сингулярних концентраторів напружень. Таким чином, проведене дослідження має наукову новизну та практичну значущість. Його результати можуть бути використані в машинобудуванні для вдосконалення технологічних процесів створення зварних конструкцій, підвищення їхньої надійності та довговічності. Запропоновані методики дозволяють точніше оцінювати рівень еквівалентних напружень у критичних зонах зварних з'єднань та прогнозувати їхню довговічність, враховуючи реальні умови експлуатації обладнання.
Ключові слова: сингулярні концентратори напружень; зварні з'єднання; метод Hot Spot Stress; метод Effective Notch Stress; довговічність зварних з'єднань; механізм тюбінгоукладача
Посилання
Zabolotnyi, K., Panchenko, O., Zhupiiev, O. (2022). Modelling of Stress-Strain State of The One Leaver Tunnel Erector. 5 th International Scientific and Technical Internet Conference “Innovative development of resource-saving technologies and sustainable use of natural resources”, Petroșani, Romania, Р. 230-232. https://www.researchgate.net/profile/Ihor-Chobotko/publication/370411006_Results_of_the_study_of_suspensions_with_the_use_of_sodium_group_mixtures_in_the_treatment_of_coal_mining_waste/links/644e7409809a5350213cfa31/Results-of-the-study-of-suspensions-with-the-use-of-sodium-group-mixtures-in-the-treatment-of-coal-mining-waste.pdf#page=230
Panchenko, O. (2023). Substantiating a method for computer analysis of the stress-strain state of the tubbing erector manipulator mechanism. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, Vol. 4, pp. 62–67. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-4/062
Shkut A.P. (2023). Methodology for service life evaluation of screens welded structures. Journal of Engineering Sciences (Ukraine), Vol. 11(1), pp. D10–D18. https://doi.org/10.21272/jes.2024.11(1).d2
Håkansson, J., Zhu, J., Barsoum, I., Khurshid, M. (2023). Fatigue strength assessment of cover plate joints subjected to axial and bending loading. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. Volume 46, Issue. P. 1947-1968. https://doi.org/10.1111/ffe.13975
Hobbacher AF. IIW Collection: Recommendations for Fatigue Design of Welded Joints and Components. Springer International Publishing; 2016.
Liang, G., Hou, C., Tan, Q. (2024). Fatigue assessment of CFST joints using the effective notch stress approach. Journal of Constructional Steel Research. Volume 214. 108445 https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2023.108445
Wu, W., Veljkovic, M., Kolstein, H., Pijpers, R., Maljaars, J. (2024). Fatigue behaviour of root crack in stiffener-to-deck plate weld at crossbeam of orthotropic bridge decks. Engineering Structures. Volume 306, 117710. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2024.117710
Köckritz, J., Fürstner, T., Szlosarek, R., Kröger, M. (2024). Fatigue behavior and numerical assessment of welded aluminum EN AW 7020 tube joints under multiaxial loading. Procedia Structural Integrity. Volume 54. P. 423-430. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2024.01.102
Ripsch, B., Gabriel, G., Gericke, A., Henkel, M.-K. (2024). Investigations on the infuence of angular and linear misalignment on the fatigue strength of HFMI treated structural steel butt joints. Welding in the World. https://doi.org/10.1007/s40194-024-01728-2.
Hanji, T., Tateishi, K., Rabsel, N., Shimizu, M. (2024). Structural hot-spot stress approach for toe cracking from plate edge of load-carrying welded attachment. Welding in the World. https://doi.org/10.1007/s40194-024-01724-6
Soligo, M., Campagnolo, A., Meneghetti, G., Yıldırım, H.C. (2024). Misalignment factors to affect the fatigue of welded load-carrying joints. International Journal of Fatigue. Volume 178 (2024) 107996. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2023.107996
Wei, S., Shi, X., Wei, S., Xia, H., Zhou, G., Masoudi Nejad, R., Berto, F. (2023). Fatigue performance assessment of thick TIG-Dressing cruciform welded joints made by Q355D structural steel. Journal of Materials Research and Technology. Volume 27. P. 5977-5993. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.11.037
Fass, M., Hecht, M., Baumgartner, J., Bauer, N. (2023). Evaluation of the approach based on the maximum principal stress from the IIW Recommendation for welded joints under proportional, multiaxial stress states. Welding in the World. Volume 67. P. 2323–2332. https://doi.org/10.1007/s40194-023-01571-x
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
