Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optimization of Square-shaped Bolted Joints Based on Improved Particle Swarm Optimization Algorithm

Chen Kui, Yang Cheng, Zhao Yongsheng, Niu Peng, Niu NaNa, Wu Hongchao

Eksploatacja i Niezawodność

|

2023

|

Vol. 25, no. 3

art. no. 168487

EN

The bolted joint is widely used in heavy-duty CNC machine tools, which has huge influence on working precision and overall stiffness of CNC machine. The process parameters of group bolt assembly directly affect the stiffness of the connected parts. The dynamic model of bolted joints is established based on the fractal theory, and the overall stiffness of joint surface is calculated. In order to improve the total stiffness of bolted assembly, an improved particle swarm optimization algorithm with combination of time-varying weights and contraction factor is proposed. The input parameters are preloading of bolts, fractal dimension, roughness, and object thickness. The main goal is to maximize the global rigidity. The optimization results show that improved algorithm has better convergence, faster calculation speed, preferable results, and higher optimization performance than standard particle swarm optimization algorithm. Moreover, the global rigidity optimization is achieved.

2

The stiffness of steel-wood-steel connection loaded parallel to the grain

Rahim Nur Liza, Raftery Gary, Quenneville Pierre, Ing Doh Shu, Nabialek Marcin, Jaya Ramadhansyah Putra, Ibrahim Norlia Mohamad, Abdullah Mohd Mustafa Al Bakri, Śliwa Agata

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 2

37--50

EN

In Eurocode 5, the stiffness equation for bolted steel-wood-steel is stated as a function of wood density and fastener diameter only. In this research, an experimental study on various configurations of tested bolted steel-wood-steel (SWS) connections has been undertaken to predict the initial stiffness of each connection. In order to validate the Eurocode 5 stiffness equation, tests on 50 timber specimens (40 glued laminated timbers and 10 laminated veneer lumbers (LVL)) with steel plates were undertaken. The number of bolts was kept similar and the connector diameter, timber thickness, and wood density were varied. The results obtained in the experimental tests are compared with those obtained from the Eurocode 5 stiffness equation. From the analysis, it is signified that the stiffness equation specified in Eurocode 5 for bolted SWS connections does not adequately predict the initial stiffness. The results from Eurocode 5 stiffness equation are very far from the experimental values. The ratio of stiffness equation to experimental results ranges from 3.48 to 4.20, with the average at 3.77, where the equation overpredicted the experimental stiffness value for the connection. There is a need to consider or incorporated other parameters such as geometric configurations in Eurocode 5 stiffness equation to improve the ratio with the experimental data.

3

Effect of bolt configurations on stiffness for steel-wood-steel connection loaded parallel to grain for softwoods in Malaysia

Razim Nur Liza, Sheng Francis Ting Shyue, Karim Abdul Razak Abdul, Nabialek Marcin, Abdullah Mohd Mustafa Al Bakri, Sroka Marek

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 3

323--338

EN

Steel-wood-steel connection is widely seen in many applications, such as timber structures. The stiffness of steel-wood-steel connection loaded parallel to grain for softwoods originated from Malaysia was investigated in this study. Numerical models have been developed in ABAQUS to study the stiffness connection. Softwoods of Damar Minyak and Podo have been selected in this analysis. The comprehensive study focused on the effect of bolt configurations on stiffness. Numerical analysis is carried out and the developed model has been validated with the previous study. Further investigations have been made by using the validated model. From this model, numerical analysis of the stiffness values have been made for various bolt configurations, including bolt diameter, end distance, bolt spacing, number of rows and bolts and edge distance. The result shows that the stiffness of bolted timber connections for softwood depends on the bolt diameter, number of rows and bolts, end distance and edge distance. Based on the result, stiffness increased as the diameter of the bolt, end distance, number of rows and bolts and edge distance increased. It is also discovered that the stiffness equation in Eurocode 5 (EC5) is inadequate as the equation only considered parameters which are wood density and bolt diameter. Other connection parameters such as geometry are not considered in the EC5 equation.

4

Stress and load distribution analysis in bolt connection with modified thread profile under high temperature conditions

He Liange, Zhang Bin, Guo Caidong, Shi Wenjun

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2021

|

Vol. 59 nr 3

469--480

EN

In this paper, the load distribution of a bolt connection structure with a variable thread profile at high temperature is investigated. The parameters of time-hardening creep model of aluminum alloy at high temperature were obtained by fitting the uniaxial creep tensile test data of aluminum alloy at 250◦C. Based on ABAQUS, a two-dimensional axisymmetric model of the bolt connection structure was established, and according to the thread load distribution considering linear elasticity, plasticity and creep characteristics, modification of standard metric thread profile was carried out. The load distribution law of the thread of the modified bolt connection structure were investigted. The results show that the load- -bearing ratio of the first thread can be significantly reduced and the load-bearing distribu- tion uniformity of all threads can be improved when the modified thread is applied to the bolt connection structure.

5

Wybrane zagadnienia nośności i trwałości połączeń śrubowych strunobetonowych słupów wirowanych z fundamentami

Rowiński S.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 11

102--103

PL

W artykule zaprezentowano wybrane zagadnienia projektowania wytrzymałości i trwałości połączeń śrubowych strunobetonowych słupów wirowanych z fundamentami. Opisano model obliczeniowy połączenia kołnierzowego trzonu słupa wirowanego z fundamentem, opierający się na liniowym rozkładzie naprężeń w betonie. Przeprowadzono optymalizacje połączenia kołnierza stalowego ze strunobetonowym słupem wirowanym i kotew stalowych fundamentu blokowego lub studniowego.

EN

The article presents chosen problems of strenght and durability design of bolted conections between spun-cast prestressed concrete poles and their foundations. A design model of spun-cast poles flange connection is described, which is based on linear stress distribution in concrete. Authors conducted an optimization of the described connection between pole and block or well-pile foundation.

6

Behaviour of frictional joints in steel arch yielding supports

Horyl P., Snuparek R., Marsalek P.

Archives of Mining Sciences

|

2014

|

Vol. 59, no. 3

781--792

EN

The loading capacity and ability of steel arch supports to accept deformations from the surrounding rock mass is influenced significantly by the function of the connections and in particular, the tightening of the bolts. This contribution deals with computer modelling of the yielding bolt connections for different torques to determine the load-bearing capacity of the connections. Another parameter that affects the loading capacity significantly is the value of the friction coefficient of the contacts between the elements of the joints. The authors investigated both the behaviour and conditions of the individual parts for three values of tightening moment and the relation between the value of screw tightening and load-bearing capacity of the connections for different friction coefficients. ANSYS software and the finite element method were used for the computer modelling. The solution is nonlinear because of the bi-linear material properties of steel and the large deformations. The geometry of the computer model was created from designs of all four parts of the structure. The calculation also defines the weakest part of the joint’s structure based on stress analysis. The load was divided into two loading steps: the pre-tensioning of connecting bolts and the deformation loading corresponding to 50-mm slip of one support. The full Newton-Raphson method was chosen for the solution. The calculations were carried out on a computer at the Supercomputing Centre VSB-Technical University of Ostrava.

PL

Nośność stalowych podpór łukowych i ich zdolność do przenoszenia odkształceń spowodowanych przez sąsiadujące warstwy skalne w dużej mierze uwarunkowana jest przez działanie połączeń, w szczególności przez siłę dokręcenia śrub. Praca niniejsza zajmuje się modelowaniem komputerowym podatnych połączeń śrubowych dla różnych momentów skręcających w celu określenia wielkości obciążeń przenoszonych przez połączenia. Innym parametrem w znacznym stopniu warunkującym nośność jest wartość współczynnika tarcia na połączeniach pomiędzy komponentami złączy. Autorzy zbadali zachowanie i warunki pracy poszczególnych elementów dla trzech wartości momentu dokręcającego, a także zbadali związek pomiędzy stopniem dokręcenia śruby a nośnością całego połączenia dla różnych wartości współczynnika tarcia. W modelowaniu komputerowym wykorzystano oprogramowanie ANSYS oraz metodę elementów skończonych. Rozwiązanie problemu jest nieliniowe ze względu na bi-liniowe właściwości materiałowe stali i z uwagi na wielkość odkształceń. Geometrię modelu komputerowego stworzono na podstawie projektów wszystkich czterech elementów konstrukcji. Obliczenia pozwalają także na zidentyfikowanie najsłabszego elementu w połączeniu w oparciu o analizę wytrzymałościową. Obciążenie przykładane podzielono na dwa etapy: wstępne naprężenie śrub i obciążenie odkształcające odpowiadające 50-mm przesunięciu jednej z podpór. W rozwiązaniu wykorzystano pełną metodę Newtona-Raphsona. Obliczenia przeprowadzono na komputerze w centrum obliczeniowym Supercomputing Centre na Uniwersytecie Technicznym w Ostravie.

7

Wpływ wymuszeń eksploatacyjnych na stabilność złącz śrubowych

Kisiel S., Broniec Z.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2002

|

Vol. 37, nr 2

117-129

PL

W publikacji zamieszczono: - metodykę badań złącz śrubowych znajdujących się pod wpływem drgań, - wyniki badań doświadczalnych przeprowadzonych dla weryfikacji wyników badań analitycznych samohamowności złącz śrubowych w warunkach drgań, - sposób przystosowania stanowiska K-3 do badań eksploatacyjnych niezawodności złącz śrubowych oraz wyniki badań wstępnych.

EN

The lack of standardized information and tests in the stage of assembly and operational use of bolt connections leads to the scatter of values of parameters deciding on proper work of the connection. Thus the unification of methods, test stands and information data have been proposed and finally development of standards being the base of reliability tests. The paper contains description of methodology of bolt connections tests being under influence of vibration. Within the proposed methods is given description of the test method and the test stand. Developed method demand measurement recording of acceleration values of connected elements and the value of initial tension Pw for load parameters given for the test programme. The knowledge on values of virtual accelerations of masses of the fixed element xm and the body xk allows for determination of the relative acceleration delta xi=xk-xm and makes possible determination of the dynamic force P(t)=delta x x m exerted on the bolt when known is the mass of the element. Obtained values P(t) give the possibility to determine the value of the coefficient of dynamic intensity k=P(t)H whose level determine the limit value of relaxation of bolt connection for analytical consideration. Described method has been proven in tests on the stand K-3 whose structure and measurement-recording lines are described in this paper. In the paper are also included results of experiments of self-lock of bolt connections in conditions of programmed loads. In tests it was stated that bolt connections made with bolts M6-M10 the loss of self-lock is when k>1,5 and WSH>1.7. Presented results describe the zone of stability of bolt connection with the use of dimensionless criteria and determine boundary states in estimation of reliability of those connections. In own investigations has been also observed the effect of the lenght of the bolt thread on the disturbance of friction surfaces of connection. Then the bolt is under the cyclic bending and fails as the result of fatigue (e.g. crack under the bolt head). Thus there is demand for tests which show the bending flexibility on the capacity and reliability of bolt connections.

8

Specyfika procesu tarcia i smarowania węzłów konstrukcyjnych o małych amplitudach przemieszczeń i prędkości ruchu oscylacyjnego

Spałek J., Kowal A.

Tribologia

|

2002

|

nr 6

1623-1633

PL

Połączenia sworzniowe zawiesi naczyń wyciągowych oraz splotki lin nośnych należą do tych skojarzeń konstrukcyjnych, które podlegają wymuszeniom kinematycznym o charakterze oscylacyjnym (drgającym), W tym przypadku proces tarcia jest stanem nieustalonym, przejściowym - od tarcia spoczynkowego do kinematycznego. Inne zatem musi być podejście do jego opisu i inne wynikają stąd skutki w zakresie smarowania. Klasyczna teoria smarowania nie znajduje w tym przypadku zastosowania. Z praktyki eksploatacyjnej znana jest szczególnie duża uciążliwość w zapewnieniu wymaganej ruchliwości złączy sworzniowych - zwłaszcza w sytuacjach, gdy względne przemieszczenia oraz prędkości kątowe elementów połączenia są małe i posiadają charakter oscylacyjny. Utrata ruchliwości tych złączy wiąże się z tzw. korozją frettingową, zjawiskiem które w Polsce dopiero w ostatnich latach stało się przedmiotem głębszych badań naukowych [L. 1-4]. Zazwyczaj w procesie użytkowania wykluczenie stanu blokady ruchowej uzyskuje się poprzez częste uzupełnianie (tzw. dosmarowywanie) lub wymianę czynnika smarnego. Obserwacje praktyczne wskazują jednak na małą efektywność tych zabiegów. Ten udokumentowany fakt doświadczalny wymaga szczegółowego rozpatrzenia i podjęcia próby udzielenia odpowiedzi na gruncie współczesnej wiedzy o procesach tarcia i smarowania.

EN

Bolt connections of the suspension vessel gears together with wires and suspension rope strands belong to those construction associations that relate to kinematical input functions with the oscillatory (resonator) characteristics. The movements and relative speeds of these elements are small. In this case the friction process is a nonstationary state, transient from the standstill to kinematics friction. The approach to the description should be different then and the other results in lubrication appear. The classic theory of lubrication doesn't apply to the above case. In the work the above case was described based on the modern tribological knowledge, describing various models of friction and the given mathematical relations.