Analiza połączenia spawanego zaprojektowanego metodami nośności granicznej

• Autorzy: Markiewicz I.

Warianty tytułu

EN

Analysis of welded joint designed by limit analysis methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca przedstawia wyniki kształtowania metodami nośności granicznej oraz przybliżonych analiz sprężystych MES i numerycznych badań zmęczeniowych, spawanego połączenia nakładkowego blach, które wykonane w sposób tradycyjny ma wysoki współczynnik koncentracji naprężenia i niską trwałość zmęczeniową. Na podstawie skonstruowanego statycznie dopuszczalnego pola naprężeń i kinematycznie dopuszczalnych mechanizmów zniszczenia określono kształt połączenia, a przede wszystkim oszacowanie teoretyczne szerokość łączenia blach (szerokości spoiny). Z przeprowadzonych analiz wynika, że optymalna - ze względu na wielkość maksymalnej koncentracji i trwałości zmęczeniowej - szerokość spoiny pokrywa się z otrzymanym wymiarem teoretycznym. Połączenie zaprojektowane metodami nośności granicznej ma ponad dwukrotnie mniejszy współczynnik koncentracji naprężenia w stosunku do tradycyjnego i około 50 krotne większą trwałość zmęczeniową.

EN

The paper presents the results of application of the limit analysis methods, approximate elastic analyses FEM and numerical fatigue investigations to overlapping weldments in sheet-metal plates. When made with the use of traditional methods, these weldments exhibit high concentration of stresses and low fatigue life. By constructing statically admissible stress fi elds and kinematically admissible collapse mechanisms, one can determine the shape of weldment, and estimate theoretically the weld leg length. The analyses performed by the author show that the weld leg length optimal for minimizing stress concentration and maximizing fatigue strength is consistent with that calculated theoretically. The weldment designed with the use of limit analysis methods has, in comparison with a traditional welded joint, a twofold lower stress concentration factor, and over 50 times higher fatigue life.

Słowa kluczowe

PL

kształtowanie; nośność graniczna; MES (metoda elementów skończonych); analiza zmęczeniowa

EN

shape design; limit analysis; FEM; fatigue analysis

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 3
• Strony: 12--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Markiewicz I.

• Politechnika Świętokrzyska Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn Katedra Mechaniki Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7 25-314 Kielce,

Bibliografia

• [1] Bodaszewski W., Szczepiński W.: Kształtowanie elementów konstrukcji metodą nieciągłych pól naprężeń, BEL Studio 2005, PWN 2006.
• [2] Bodaszewski W.: The software package KNPN for approximated shaping of complex plastic structures, VII Sympozjum Stateczności Konstrukcji, 1997, str. 25-30.
• [3] Bodaszewski W., Markiewicz I.: Badania powłok ukształtowanych metodą SDNPN w zakresie pełnych ścieżek równowagi, XIX Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego, Jachranka, 2000, str. 145-150.
• [4] Glinka G.: Fatigue Software Package FALIN, Stress and Fatigue-Fracture Design Inc. (SaFFD, Inc.), RR#2 Petersburg, Ontario N0B 2H0, Canada, 2002.
• [5] Markiewicz I.: Numeryczne wyznaczanie statycznie dopuszczalnych układów linii nieciągłości naprężeń w polach granicznych, spełniających warunek plastyczności Hubera-Misesa’, Politechnika Warszawska 1996.
• [6] Markiewicz I.:, Numeryczne badania sprężystych pól wytężenia w segmencie skręcanego wysięgnika kratowego ukształtowanego metodą SDNPN, XIII konf. nt. Problemy rozwoju maszyn roboczych, Zakopane 2000, t. 2, str.17-22.
• [7] Markiewicz I., Bodaszewski W., Glinka G.: Global and Local Design Method for Fatigue Resistant Structures, SAE 2003 Transactions, Journal of Materials and Manufacturing, Section 5 - Volume 112, p. 467-477.
• [8] Sobczykiewicz W., Glinka G., Jakubczak H.: Fatigue Design of Earthmoving Machines, International Symposium on Fatigue Design, Helsinki, Finland, 1992, Proceedings, pp. 283-298.
• [9] Szczepiński W.: Projektowanie elementów maszyn metodą nośności granicznej, PWN, 1968.
• [10] Szczepiński W., Dietrich L.: Plastic Design of Complex Shape Structural Elements - A Theoretical and Experimental Study, Paryż 1981, 1 - 8.
• [11] Szczepiński W., Szlagowski J.: Plastic Design of Complex Shape Structures, Ellis Horwood & PWN, Warszawa – Chichester 1990.
• [12] Szlagowski J.: Metodyka kształtowania wytrzymałościowego elementów konstrukcji wg kryterium nośności granicznej, Prace IPPT PAN, 25/1990.
• [13] Wetzel R. M.: (ed.), Fatigue under Complex Loading: Analysis and Experiments, vol. 6, Society of Automotive Engineers, Warrendale, Pa., 1977.
• [14] Chan S.W.K.: The Strength of Fillet Welded Joints in Steels Subjected to Static Loading - a Review, The Welding Institute, Cambridge, UK, Paper No. 379, 1988.