Analiza procesu wprowadzania napięcia wstępnego w niesymetrycznym, nieliniowym połączeniu wielośrubowym

• Autorzy: Witek A. , Grzejda R.

Warianty tytułu

EN

An analysis of the preload of a nonlinear multi bolted joint

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono modelowanie i obliczenia dowolnego, niesymetrycznego połączenia wielośrubo-wego na etapie wprowadzania obciążenia wstępnego. Przyjęto fizyczny model połączenia utworzony przez podatny element koinierzowy mocowany do nieodkształcainej ostoi za pomocą liniowych elementów sprężystych zastępujących śruby złączne. Umowną warstwę stykową pomiędzy kołnierzem a ostoją opisano za pomocą nieliniowego modelu Winklera. Sformułowano model obliczeniowy układu umożliwiający analizę wpływu kolejności dokręcania śrub na rozkład napięcia wstępnego zarówno podczas montażu połączenia wielośrubowego, jak i po jego zakończeniu. Opracowano iteracyjny algorytm obliczeń. Zamieszczono przykładowe obliczenia rozkładu sił w poszczególnych śrubach w asymetrycznym połączeniu wielośrubowym. Porównano wyniki obliczeń uzyskane z wykorzystaniem modeli zbudowanych z elementów skończonych i sztywnych elementów skończonych.

EN

The paper presents a method of how to model and analyze any given asymmetrical multi-bolted joint at the stage of introducing the preload. The adopted physical model of the connection is based on a flexible flange element which is fastened to a rigid support by means of linear spring elements, which replace coupling bolts. The conventional contact layer between the flange and the support is defined using the nonlinear Winkler model. A computational model of the system is proposed, which makes it possible to analyze how the order of applied bolt tension affects the preload distribution both during the assembly of a multi-bolted joint and after it has been completed. An iterative algorithm of the calculations was developed. The paper presents an example of how to calculate force distribution in separate bolts comprising the asymmetrical, multi-bolted joint. The results obtained from the calculations that used the finite element method and those that were made using the rigid finite element method are compared in the paper.

Słowa kluczowe

PL

połączenie wielośrubowe; model nieliniowy; napięcie wstępne

EN

multibolted joint; nonlinear model; preload

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 26, nr 2
• Strony: 271--280
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz.

Twórcy

autor

Witek A.

autor

Grzejda R.

• Dr hab. inż. - Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn Politechniki Szczecińskiej

Bibliografia

• [1] Fukuoka T., Takaki T., Evaluations of bolt-up sequence of pipe flange using three-dimensional finite element analysis, in: Proc. of the 1999 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, Boston 1999, s. 87-93.
• [2] Konowalski K., Badania doświadczalne oraz modelowanie sztywności dynamicznej i tiumienia styków połączeń spoczynkowych, Sprawozdanie z projektu badawczego nr 7 T07C 041 15, Politechnika Szczecińska, Szczecin 2001 (niepublikowane).
• [3] Kruszewski J. i in., Metoda sztywnych elementów skończonych w dynamice konstrukcji, Warszawa, WNT 1999.
• [4] Witek A., Grzejda R., Analysis of a nonlinear multi-bolted joint loaded by a normal force, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2005, vol. 25, nr 2, s. 211-219.
• [5] Witek A., Grzejda R., Obliczenia obciążenia śrub podczas montażu niesymetrycznego połączenia wielośrubowego, in: Materiały XXII Sympozjonu „Podstawy konstrukcji maszyn", Gdynia-Jurata 2005, t 4, s. 391-398. '
• [6] Zienkiewicz O.C., Metoda elementów skończonych, Warszawa, Arkady 1972.