Search

Problems. When designing bolted joints (BJ), it is necessary, in particular, to carry out their verification calculations for strength. At the same time, it is desirable to use express analysis: calculations by simple formulas of sufficient accuracy. For BJ of plates made of layered polymer composite materials (PCM), the problem has not yet been solved. The aim of the study. The task is to test the accuracy of three known formulas for quick calculation of the value of the stress concentration factor (SCF) in zone of contact of bolt-hole with a rigid cylinder (bolt). The study was carried out on contrasting examples of materials and schemes of reinforcement of plates made of PСM, taking into account possible clearance between bolt and hole in the real range: from zero to 1% of diameter. Methodology of implementation. Numerical calculations were made using the finite element method (contact problem) for the BJ of plates made of layered PCM. 3D orthotropy of each monolayer was provided. Three simple formulas of express analysis were tested. The results are summarized in the tables and many illustrations are given. Research results. Numerical estimates of depending of the SCF in zone of the surface of the bolt-hole from considered factors are obtained. The factors are the material characteristics, the schemes of reinforcement of plates made of layered PСM and the values of the clearance between bolt and hole in the plates, as well as the accuracy of the considered formulas. Conclusions. Changing the material and the scheme of reinforcement of plate made of layered PСM leads to a significant change in the values ​​of maximum stresses and SCF in zone of the bolt-loaded hole in the weakened by hole cross section of a plate. Considered formulas of the express analysis have insufficient accuracy for consideration of contrast properties of materials and schemes of reinforcement of a plate. Changing size of clearance between bolt and hole in the range from zero to 1% of the diameter leads to relatively small changes in SCF: up to 10% maximum. Additional research is needed., Проблематика. При проектировании болтовых соединений (БС) необходимо, в частности, проводить проверочные прочностные расчеты. При этом желательно применять экспресс-анализ: расчеты по простым формулам достаточной точности. Для БС пластин из слоистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) проблема еще не решена. Цель исследования.Провести проверку точности трех известных формул экспресс-анализа величины коэффициента концентрации напряжений (ККН) при контакте отверстия с жестким цилиндром (болтом), на контрастных примерах материалов и схем армирования пластины из ПКМ, с учетом возможных боковых зазоров болт/отверстие в практически актуальном диапазоне: от нулевого до 1% от диаметра. Методика реализации. Были проведены численные расчеты с применением метода конечных элементов (контактная задача) для БС пластины из слоистого ПКМ. Предполагалась 3D-ортотропия каждого монослоя. Проверялись три простые формулы экспресс-анализа. Результаты сведены в таблицы, приведены иллюстрации. Результатыисследования.Получены числовые оценки, характеризующие степень влияния на концентрацию напряжений на поверхности отверстия характеристик материала, схемы армирования и величин зазора болт/отверстие в пластине из слоистого ПКМ, а также точность рассмотренных формул. Выводы. Изменение материала и схемы армирования слоистого ПКМ приводит к существенному изменению значений максимальных напряжений и ККН у нагруженного болтом отверстия в ослабленном отверстием сечении пластины, а рассмотренные формулы экспресс-анализа имеют недостаточную точность для контрастных случаев материалов и схем армирования пластины. Изменение величины зазора болт/отверстие в диапазоне от нуля до 1% от диаметра приводит до относительно незначительных изменений ККН: до 10% максимум. Необходимы дополнительные исследования., Проблематика. При проектуванні болтових з'єднань (БЗ) необхідно, зокрема, проводити їхні перевірочні розрахунки на міцність. При цьому бажано застосовувати експрес-аналіз: розрахунки по простих формулах достатньої точності. Для БЗ пластин із шаруватих полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) проблема ще не вирішена. Мета дослідження.Провести перевірку точності трьох відомих формул експрес-розрахунку величини коефіцієнта концентрації напружень (ККН) при контакті отвору з жорстким циліндром (болтом), на контрастних прикладах матеріалів та схем армування пластини із ПКМ, з урахуванням можливих бічних зазорів болт/отвір в практично актуальному діапазоні: від нульового до 1% від діаметра. Методика реалізації. Були проведені чисельні розрахунки із застосуванням методу скінченних елементів (контактна задача) для БЗ пластини із шаруватого ПКМ. Передбачалася 3D-ортотропія кожного моношару. Перевірялися три прості формули експрес-аналізу. Результати зведені в таблиці, наведені ілюстрації. Результатидослідження.Отримано числові оцінки, що характеризують ступінь впливу на концентрацію напружень на поверхні отвору характеристик матеріалу, схеми армування й величин зазору болт/отвір в пластині із шаруватого ПКМ, а також точність розглянутих формул. Висновки. Зміна матеріалу й схеми армування шаруватого ПКМ призводить до істотної зміни значень максимальних напружень та ККН у навантаженого болтом отвору в ослабленому отвором перетині пластини, а розглянуті формули експрес-аналізу мають недостатню точність для контрастних випадків матеріалів і схем армування пластини. Зміна величини зазору болт/отвір в діапазоні від нуля до 1% від діаметра призводить до відносно невеликих змін ККН: до 10% максимум. Необхідні додаткові дослідження.

Проблематика. При проектуванні болтових з'єднань (БЗ) необхідно, зокрема, проводити їхні перевірочні розрахунки на міцність. При цьому бажано застосовувати експрес-аналіз: розрахунки по простих формулах достатньої точності. Для БЗ пластин із шаруватих полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) проблема ще не вирішена. Мета дослідження. Провести перевірку точності трьох відомих формул експрес-розрахунку величини коефіцієнта концентрації напружень (ККН) при контакті отвору з жорстким циліндром (болтом), на контрастних прикладах матеріалів та схем армування пластини із ПКМ, з урахуванням можливих бічних зазорів болт/отвір в практично актуальному діапазоні: від нульового до 1% від діаметра. Методика реалізації. Були проведені чисельні розрахунки із застосуванням методу скінченних елементів (контактна задача) для БЗ пластини із шаруватого ПКМ. Передбачалася 3D-ортотропія кожного моношару. Перевірялися три прості формули експрес-аналізу. Результати зведені в таблиці, наведені ілюстрації. Результати дослідження. Отримано числові оцінки, що характеризують ступінь впливу на концентрацію напружень на поверхні отвору характеристик матеріалу, схеми армування й величин зазору болт/отвір в пластині із шаруватого ПКМ, а також точність розглянутих формул. Висновки. Зміна матеріалу й схеми армування шаруватого ПКМ призводить до істотної зміни значень максимальних напружень та ККН у навантаженого болтом отвору в ослабленому отвором перетині пластини, а розглянуті формули експрес-аналізу мають недостатню точність для контрастних випадків матеріалів і схем армування пластини. Зміна величини зазору болт/отвір в діапазоні від нуля до 1 % від діаметра призводить до відносно невеликих змін ККН: до 10 % максимум. Необхідні додаткові дослідження. Problems. When designing bolted joints (BJ), it is necessary, in particular, to carry out their verification calculations for strength. At the same time, it is desirable to use express analysis: calculations by simple formulas of sufficient accuracy. For BJ of plates made of layered polymer composite materials (PCM), the problem has not yet been solved. The aim of the study. The task is to test the accuracy of three known formulas for quick calculation of the value of the stress concen-tration factor (SCF) in zone of contact of bolt-hole with a rigid cylinder (bolt). The study was carried out on contrasting examples of materials and schemes of reinforcement of plates made of PСM, taking into account possible clearance between bolt and hole in the real range: from zero to 1% of diameter. Methodology of implementation. Numerical calculations were made using the finite element method (contact problem) for the BJ of plates made of layered PCM. 3D orthotropy of each monolayer was provided. Three simple formulas of express analysis were tested. The results are summarized in the tables and many illustrations are given. Research results. Numerical estimates of depending of the SCF in zone of the surface of the bolt-hole from considered factors are obtained. The factors are the material characteristics, the schemes of reinforcement of plates made of layered PСM and the values of the clearance between bolt and hole in the plates, as well as the accuracy of the considered formulas. Conclusions. Changing the material and the scheme of reinforcement of plate made of layered PСM leads to a significant change in the values of maximum stresses and SCF in zone of the bolt-loaded hole in the weakened by hole cross section of a plate. Considered formulas of the express analysis have insufficient accuracy for consideration of contrast properties of materials and schemes of rein-forcement of a plate. Changing size of clearance between bolt and hole in the range from zero to 1% of the diameter leads to relatively small changes in SCF: up to 10% maximum. Additional research is needed. Проблематика. При проектировании болтовых соединений (БС) необходимо, в частности, проводить проверочные прочностные расчеты. При этом желательно применять экспресс-анализ: расчеты по простым формулам достаточной точности. Для БС пластин из слоистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) проблема еще не решена. Цель исследования. Провести проверку точности трех известных формул экспресс-анализа величины коэффициента концентрации напряжений (ККН) при контакте отверстия с жестким цилиндром (болтом), на контрастных примерах материалов и схем армирования пластины из ПКМ, с учетом возможных боковых зазоров болт/отверстие в практически актуальном диапазоне: от нулевого до 1% от диаметра. Методика реализации. Были проведены численные расчеты с применением метода конечных элементов (контактная задача) для БС пластины из слоистого ПКМ. Предполагалась 3D-ортотропия каждого монослоя. Проверялись три простые формулы экспресс-анализа. Результаты сведены в таблицы, приведены иллюстрации. Результаты исследования. Получены числовые оценки, характеризующие степень влияния на концентрацию напряжений на поверхности отверстия характеристик материала, схемы армирования и величин зазора болт/отверстие в пластине из слоистого ПКМ, а также точность рассмотренных формул. Выводы. Изменение материала и схемы армирования слоистого ПКМ приводит к существенному изменению значений максимальных напряжений и ККН у нагруженного болтом отверстия в ослабленном отверстием сечении пластины, а рассмотренные формулы экспресс-анализа имеют недостаточную точность для контрастных случаев материалов и схем армиро-вания пластины. Изменение величины зазора болт/отверстие в диапазоне от нуля до 1% от диаметра приводит до относительно незначительных изменений ККН: до 10% максимум. Необходимы дополнительные исследования.

Работа посвящена разработке нового технического решения узла крепления подкрановых балок к ригелю покрытия рамы здания из ЛСТК (легких стальных тонкостенных конструкций), а также изучению его работы под нагрузкой. В результате исследования разработаны рабочие чертежи узла крепления и инженерный метод расчета данного узла, что позволяет расширить область применения каркасов из ЛСТК для строительства однопролетных зданий с подвесными кранами грузоподъемностью до 2-3 тс. В рамках настоящего исследования разработана расчетная пространственная модель здания в ПК ЛИРА-САПР 2016, произведен статический расчет по расчетным сочетаниям усилий. На основании результатов расчета методом конечных элементов определены максимальные действующие усилия, возникающие в несущих конструкциях. Present work is devoted to the development of a new technical solution for the attachment joint of crane beams to the girder of the building frame covering made of LSTWS (Light steel thin-walled structures), as well as the study of its operation under load. As a result of the study, working drawings of the attachment joint and an engineering method for calculating this unit were developed, which makes it possible to expand the scope of application of frames from LSTWS for the construction of single-span buildings with overhead cranes with a lifting capacity of up to 2-3 t. Within the framework of this study, a computational spatial model of the building was developed in the FEA software LIRA-SAPR 2016. Static calculation was performed based on the design combinations of efforts. Based on the results of the calculation by the finite element method (FEM), the maximum acting forces arising in the supporting structures are determined.

Problematic. When designing bolted joints (BJ), it is necessary, to carry out verification strength calculations. In this case, it is advisable to use express analysis: calculations using simple formulas of sufficient accuracy. One of the main strength calculations of BJ is the calculation of the gap section weakened by the hole. For BJ plates made of layered fibre-reinforced polymers (FRP), the problem has not yet been solved.Research objective. To verify the accuracy of two well-known express analysis formulas for stress concentration factors (SCF) at the contact of the hole with the bolt, using contrasting examples of materials and schemes for reinforcing FRP plates.Realization technique. Numerical calculations were carried out using the finite element method (contact problem) for a BJ plate made of layered FRP. A 3D orthotropy of each monolayer was assumed. Two simple express analysis formulas were tested. The results are tabulated. The illustrations are provided.The results of research. Numerical estimates are obtained that characterize the degree of influence of material characteristics and reinforcement patterns in a layered FRP plate and the accuracy of the formulas considered.Conclusions. A change in the material and the reinforcement scheme of the layered FRP leads to a significant change in the SCF values of the bolt-loaded hole in the section of the plate weakened by the hole, and the considered express analysis formulas have insufficient accuracy for contrast cases of materials and plate reinforcement schemes. More research is needed., Проблематика. При проектировании болтовых соединений (БС) необходимо, в частности, проводить проверочные прочностные расчеты. При этом желательно применять экспресс-анализ: расчеты по простым формулам достаточной точности. Один из основных прочностных расчетов БС – расчет на разрыв сечения, ослабленного отверстием. Для БС пластин из слоистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) проблема еще не решена.Цель исследования. Провести проверку точности двух известных формул экспресс-анализа величины коэффициентов концентрации напряжений (ККН) при контакте отверстия с болтом, на контрастных примерах материалов и схем армирования пластины из ПКМ.Методика реализации. Были проведены численные расчеты с применением метода конечных элементов (контактная задача) для БС пластины из слоистого ПКМ. Предполагалась 3D-ортотропия каждого монослоя. Проверялись две простые формулы экспресс-анализа. Результаты сведены в таблицу. Приведены иллюстрации.Результаты исследования. Получены числовые оценки, характеризующие степень влияния характеристик материала и схемы армирования в пластине из слоистого ПКМ и точность рассмотренных формул.Выводы. Изменение материала и схемы армирования слоистого ПКМ приводит к существенному изменению значений ККН у нагруженного болтом отверстия в ослабленном отверстием сечении пластины, а рассмотренные формулы экспресс-анализа имеют недостаточную точность для контрастных случаев материалов и схем армирования пластины. Необходимы дополнительные исследования., Проблематика. При проектуванні болтових з'єднань (БЗ) необхідно, зокрема, проводити їхні перевірочні розрахунки на міцність. При цьому бажано застосовувати експрес-аналіз: розрахунки по простих формулах достатньої точності. Один з основних розрахунків БЗ на міцність - розрахунок на розрив перетину, ослабленого отвором. Для БЗ пластин із шаруватих полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) проблема ще не вирішена.Ціль дослідження. Провести перевірку точності двох відомих формул експрес-розрахунку величини коефіцієнтів концентрації напружень (ККН) при контакті отвору з болтом, на контрастних прикладах матеріалів і схем армування пластини із ПКМ.Методика реалізації. Були проведені чисельні розрахунки із застосуванням методу скінченних елементів (контактна задача) для БЗ пластини із шаруватого ПКМ. Передбачалася 3D-ортотропія кожного моношару. Перевірялися дві прості формули експрес-аналізу. Результати зведені в таблицю. Наведені ілюстрації.Результати дослідження. Отримано числові оцінки, що характеризують ступінь впливу характеристик матеріалу й схеми армування в пластині із шаруватого ПКМ і точність розглянутих формул.Висновки. Зміна матеріалу й схеми армування шаруватого ПКМ призводить до істотної зміни значень ККН у навантаженого болтом отвору в ослабленому отвором перетині пластини, а розглянуті формули експрес-аналізу мають недостатню точність для контрастних випадків матеріалів і схем армування пластини. Необхідні додаткові дослідження.

Problematic. Among the various options for joining parts from layered polymer composite materials (PCM), a significant percentage is bolted joints (BJ). For their proper design, it is necessary, in particular, to carry out strength calculations. In this case, it is desirable to replace complex finite element calculations with express analysis: calculations using simple formulas of sufficient accuracy. One of the main strength calculations of BJ is the calculation of tensile strength of the section weakened by the hole. For BJ plates made from PCM, this question has not been worked out enough.Research objective. Establish of the impact degree of the monolayers stacking sequence of a PCM plate on the value of the stress concentration factor (SCF) near the hole loaded with a bolt.Realization technique. Numerical calculations were carried out using the finite element method (contact problem) for a BJ plate made of layered PCM. A 3D-orthotropy of each monolayer was assumed. Two simple express analysis formulas were tested. Diagrams were built, the presence and impact degree of the monolayers stacking sequence in a laminated PCM plate on the change of the SCF values were established.The results of research. Based on the calculation results, numerical estimates are obtained that characterize the impact degree of the monolayers stacking sequence in a laminated PCM plate and the accuracy of the considered formulas.Conclusions. The calculations showed that change of the monolayers stacking sequence of the layered PCM leads to a significant change of the SCF values near the bolt-loaded hole in the plate section weakened by the hole; that the proposed approximation (17) has insufficient accuracy for the considered materials and monolayers stacking sequences. It is necessary to continue the search for the correction function for (15) on a wider calculation and experimental base of PCM properties., Проблематика. Среди различных вариантов соединений деталей из слоистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) значительный процент занимает болтовые соединения (БС). Для их правильного проектирования необходимо, в частности, проводить прочностные расчеты. При этом желательно заменять сложные конечно-элементные расчеты на экспресс-анализ: расчеты по простым формулам достаточной точности. Один из основных прочностных расчетов БС – расчет на разрыв сечения, ослабленного отверстием. Для БС пластин из ПКМ этот вопрос проработан недостаточно.Цель исследования. Установление характера и степени влияния схемы укладки монослоев в композитной пластине из слоистого ПКМ на величину коэффициента концентрации напряжений (ККН) у отверстия, нагруженного болтом.Методика реализации. Были проведены численные расчеты с применением метода конечных элементов (контактная задача) для БС пластины из слоистого ПКМ. Предполагалась 3D-ортотропия каждого монослоя. Проверялись две простые формулы экспресс-анализа. Строились графики, выявлялись наличие и степень влияния схемы укладки монослоев в пластине из слоистого ПКМ на изменение значений ККН у нагруженного болтом отверстия в ослабленном отверстием сечении пластины. Результаты исследования. По результатам расчетов получены числовые оценки, характеризующие степень влияния схемы укладки монослоев в пластине из слоистого ПКМ и точность рассмотренных формул.Выводы. Проведенные расчеты показали, что изменение схемы армирования слоистого ПКМ приводит к существенному изменению значений ККН у нагруженного болтом отверстия в ослабленном отверстием сечении пластины; что предложенная аппроксимация (17) имеет недостаточную точность для рассмотренных материалов и схем укладки монослоев. Необходимо продолжение поисков поправочной функции для (15) на более широкой расчетно-экспериментальной базе свойств ПКМ., Проблематика. Серед різних варіантів з'єднань деталей із шаруватих полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) значний відсоток займають болтові з'єднання (БЗ). Для їх правильного проектування необхідно, зокрема, проводити розрахунки на міцність. При цьому бажано замінювати складні скінчено-елементні розрахунки на експрес-аналіз: розрахунки за простими формулами достатньої точності. Один з основних розрахунків на міцність БЗ - розрахунок на розрив перетину, ослабленого отвором. Для БЗ пластин з ПКМ це питання опрацьовано недостатньо.Ціль дослідження. Встановлення характеру і ступеня впливу схеми укладання моношарів пластини з шаруватого ПКМ на величину коефіцієнта концентрації напружень (ККН) біля отвору, навантаженого болтом.Методика реалізації. Були проведені чисельні розрахунки із застосуванням методу скінченних елементів (контактна задача) для БЗ пластини з шаруватого ПКМ. Передбачалася 3D-ортотропія кожного моношару. Перевірялися дві прості формули експрес-аналізу. Будувалися графіки, виявлялися наявність і ступінь впливу схеми укладання моношарів пластини з шаруватого ПКМ на зміну значень ККН біля навантаженого болтом отвору в ослабленому отвором перетині пластини.Результати дослідження. За результатами розрахунків отримані числові оцінки, що характеризують ступінь впливу схеми укладання моношарів в пластині з шаруватого ПКМ і точність розглянутих формул.Висновки. Проведені розрахунки показали, що зміна схеми армування шаруватого ПКМ призводить до істотної зміни значень ККН біля навантаженого болтом отвору в ослабленому отвором перетині пластини; що запропонована апроксимація (17) має недостатню точність для розглянутих матеріалів і схем укладання моношарів. Необхідне продовження пошуків поправочної функції для (15) на більш широкій розрахунково-експериментальній базі властивостей ПКМ.

В сучасних скінчено-елементних програмах є можливість створювати скінчено-елементні моделі тіл "склеюванням" неузгоджених скінчено-елементних сіток. Це дозволяє, зокрема, отримувати для розрахунків на ПЕОМ відносно невеликі 3D-моделі полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) в болтових з'єднаннях, в яких ПКМ в зонах отворів моделюється пошарово, а за ними - приблизно, відповідно до теорії "ефективного модуля". У проведених раніше модельних розрахунках 3D-моделей зразків однозрізного дворядного болтового з'єднання з ПКМ (контактна задача) з докладним пошаровим моделюванням структури ПКМ в зонах отворів були виявлені закономірності розподілу контактних зусиль в контакті болт - поверхня отвору, напружень в болтах і в приповерхневих зонах ПКМ, які контактують в отворах з бічними поверхнями болтів. У статті на основі чисельних розрахунків виявлені закономірності змін нормальних напружень на контактних поверхнях отворів в ПКМ, в шарах укладання під 0 і 90 градусів, в залежності від жорсткості болтів. Modern finite element programs have the opportunity to create finite element models (FEM) by "gluing" mismatched finite element meshes. This allows, in particular, to obtain relatively small 3D models of polymeric composite materials (PCM) in bolted connections for PC calculations, where the PCM in the hole zones is modeled layer by layer, and at some distance from them - approximately, according to the theory of the "effective module". In previous model calculations of single-shear two-row bolted connection with PCM (contact task) with the detailed layer -by- layer modeling of the PCM structure in the hole zones, regularities were revealed for the distribution of contact forces in the bolt-hole surface contact, bolt stresses and near- contacting in the holes with the lateral surfaces of the bolts. In the article, based on numerical calculations, the regularities of changes in normal stresses on the contact surfaces of holes in PCM, in layers with fibers oriented at 0 and 90 degrees, were found, depending on the rigidity of the bolts. В современных конечно-элементных программах есть возможность создавать, конечно-элементные, модели тел "склеиванием" несогласованных конечно-элементных сеток. Это позволяет, в частности, получать для расчетов на ПЭВМ относительно небольшие 3D-модели полимерных композиционных материалов (ПКМ) в болтовых соединениях, в которых ПКМ в зонах отверстий моделируется послойно, а за ними – приближенно, согласно теории "эффективного модуля". В проведенных ранее модельных расчетах 3D-моделей образцов односрезного двухрядного болтового соединения с ПКМ (контактная задача) с подробным послойным моделированием структуры ПКМ в зонах отверстий были выявлены закономерности распределение контактных усилий в контакте болт – поверхность отверстия, напряжений в болтах и в приповерхностных зонах ПКМ, контактирующих в отверстиях с боковыми поверхностями болтов. В статье на основе численных расчетов выявлены закономерности изменений нормальных напряжений на контактных поверхностях отверстий в ПКМ, в слоях укладки под 0 и 90 градусов, в зависимости от жесткости болтов.

Проблематика. При проектуванні болтових з'єднань (БЗ) необхідно, зокрема, проводити їхні перевірочні розрахунки на міцність. При цьому бажано застосовувати експрес-аналіз: розрахунки по простих формулах достатньої точності. Один з основних розрахунків БЗ на міцність - розрахунок на розрив перетину, ослабленого отвором. Для БЗ пластин із шаруватих полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) проблема ще не вирішена. Ціль дослідження. Провести перевірку точності двох відомих формул експрес-розрахунку величини коефіцієнтів концентрації напружень (ККН) при контакті отвору з болтом, на контрастних прикладах матеріалів і схем армування пластини із ПКМ. Методика реалізації. Були проведені чисельні розрахунки із застосуванням методу скінченних елементів (контактна задача) для БЗ пластини із шаруватого ПКМ. Передбачалася 3D-ортотропія кожного моношару. Перевірялися дві прості формули експрес-аналізу. Результати зведені в таблицю. Наведені ілюстрації. Результати дослідження. Отримано числові оцінки, що характеризують ступінь впливу характеристик матеріалу й схеми армування в пластині із шаруватого ПКМ і точність розглянутих формул. Висновки. Зміна матеріалу й схеми армування шаруватого ПКМ призводить до істотної зміни значень ККН у навантаженого болтом отвору в ослабленому отвором перетині пластини, а розглянуті формули експрес-аналізу мають недостатню точність для контрастних випадків матеріалів і схем армування пластини. Необхідні додаткові дослідження. Problematic. When designing bolted joints (BJ), it is necessary, to carry out verification strength calculations. In this case, it is advisable to use express analysis: calculations using simple formulas of sufficient accuracy. One of the main strength calculations of BJ is the calculation of the gap section weakened by the hole. For BJ plates made of layered fibre-reinforced polymers (FRP), the problem has not yet been solved. Research objective. To verify the accuracy of two well-known express analysis formulas for stress concentration factors (SCF) at the contact of the hole with the bolt, using contrasting examples of materials and schemes for reinforcing FRP plates. Realization technique. Numerical calculations were carried out using the finite element method (contact problem) for a BJ plate made of layered FRP. A 3D orthotropy of each monolayer was assumed. Two simple express analysis formulas were tested. The results are tabulated. The illustrations are provided. The results of research. Numerical estimates are obtained that characterize the degree of influence of material characteristics and reinforcement patterns in a layered FRP plate and the accuracy of the formulas considered. Conclusions. A change in the material and the reinforcement scheme of the layered FRP leads to a significant change in the SCF values of the bolt-loaded hole in the section of the plate weakened by the hole, and the considered express analysis formulas have insufficient accuracy for contrast cases of materials and plate reinforcement schemes. More research is needed. Проблематика. При проектировании болтовых соединений (БС) необходимо, в частности, проводить проверочные прочностные расчеты. При этом желательно применять экспресс-анализ: расчеты по простым формулам достаточной точности. Один из основных прочностных расчетов БС – расчет на разрыв сечения, ослабленного отверстием. Для БС пластин из слоистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) проблема еще не решена. Цель исследования. Провести проверку точности двух известных формул экспресс-анализа величины коэффициентов концентрации напряжений (ККН) при контакте отверстия с болтом, на контрастных примерах материалов и схем армирования пластины из ПКМ. Методика реализации. Были проведены численные расчеты с применением метода конечных элементов (контактная задача) для БС пластины из слоистого ПКМ. Предполагалась 3D-ортотропия каждого монослоя. Проверялись две простые формулы экспресс-анализа. Результаты сведены в таблицу. Приведены иллюстрации. Результаты исследования. Получены числовые оценки, характеризующие степень влияния характеристик материала и схемы армирования в пластине из слоистого ПКМ и точность рассмотренных формул. Выводы. Изменение материала и схемы армирования слоистого ПКМ приводит к существенному изменению значений ККН у нагруженного болтом отверстия в ослабленном отверстием сечении пластины, а рассмотренные формулы экспресс- анализа имеют недостаточную точность для контрастных случаев материалов и схем армирования пластины. Необходимы дополнительные исследования.

Проблематика. Серед різних варіантів з'єднань деталей із шаруватих полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) значний відсоток займають болтові з'єднання (БЗ). Для їх правильного проектування необхідно, зокрема, проводити розрахунки на міцність. При цьому бажано замінювати складні скінчено-елементні розрахунки на експрес-аналіз: розрахунки за простими формулами достатньої точності. Один з основних розрахунків на міцність БЗ - розрахунок на розрив перетину, ослабленого отвором. Для БЗ пластин з ПКМ це питання опрацьовано недостатньо. Ціль дослідження. Встановлення характеру і ступеня впливу схеми укладання моношарів пластини з шаруватого ПКМ на величину коефіцієнта концентрації напружень (ККН) біля отвору, навантаженого болтом. Методика реалізації. Були проведені чисельні розрахунки із застосуванням методу скінченних елементів (контактна задача) для БЗ пластини з шаруватого ПКМ. Передбачалася 3D-ортотропія кожного моношару. Перевірялися дві прості формули експрес-аналізу. Будувалися графіки, виявлялися наявність і ступінь впливу схеми укладання моношарів пластини з шаруватого ПКМ на зміну значень ККН біля навантаженого болтом отвору в ослабленому отвором перетині пластини. Результати дослідження. За результатами розрахунків отримані числові оцінки, що характеризують ступінь впливу схеми укладання моношарів в пластині з шаруватого ПКМ і точність розглянутих формул. Висновки. Проведені розрахунки показали, що зміна схеми армування шаруватого ПКМ призводить до істотної зміни значень ККН біля навантаженого болтом отвору в ослабленому отвором перетині пластини; що запропонована апроксимація (17) має недостатню точність для розглянутих матеріалів і схем укладання моношарів. Необхідне продовження пошуків поправочної функції для (15) на більш широкій розрахунково-експериментальній базі властивостей ПКМ. Problematic. Among the various options for joining parts from layered polymer composite materials (PCM), a significant percentage is bolted joints (BJ). For their proper design, it is necessary, in particular, to carry out strength calculations. In this case, it is desirable to replace complex finite element calculations with express analysis: calculations using simple formulas of sufficient accuracy. One of the main strength calculations of BJ is the calculation of tensile strength of the section weakened by the hole. For BJ plates made from PCM, this question has not been worked out enough. Research objective. Establish of the impact degree of the monolayers stacking sequence of a PCM plate on the value of the stress concentration factor (SCF) near the hole loaded with a bolt. Realization technique. Numerical calculations were carried out using the finite element method (contact problem) for a BJ plate made of layered PCM. A 3D-orthotropy of each monolayer was assumed. Two simple express analysis formulas were tested. Diagrams were built, the presence and impact degree of the monolayers stacking sequence in a laminated PCM plate on the change of the SCF values were established. The results of research. Based on the calculation results, numerical estimates are obtained that characterize the impact degree of the monolayers stacking sequence in a laminated PCM plate and the accuracy of the considered formulas. Conclusions. The calculations showed that change of the monolayers stacking sequence of the layered PCM leads to a significant change of the SCF values near the bolt-loaded hole in the plate section weakened by the hole; that the proposed approximation (17) has insufficient accuracy for the considered materials and monolayers stacking sequences. It is necessary to continue the search for the correction function for (15) on a wider calculation and experimental base of PCM properties. Проблематика. Среди различных вариантов соединений деталей из слоистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) значительный процент занимает болтовые соединения (БС). Для их правильного проектирования необходимо, в частности, проводить прочностные расчеты. При этом желательно заменять сложные конечно-элементные расчеты на экспресс-анализ: расчеты по простым формулам достаточной точности. Один из основных прочностных расчетов БС–расчет на разрыв сечения, ослабленного отверстием. Для БС пластин из ПКМ этот вопрос проработан недостаточно. Цель исследования. Установление характера и степени влияния схемы укладки монослоев в композитной пластине из слоистого ПКМ на величину коэффициента концентрации напряжений (ККН) у отверстия, нагруженного болтом. Методика реализации. Были проведены численные расчеты с применением метода конечных элементов (контактная задача) для БС пластины из слоистого ПКМ. Предполагалась 3D-ортотропия каждого монослоя. Проверялись две простые формулы экспресс-анализа. Строились графики, выявлялись наличие и степень влияния схемы укладки монослоев в пластине из слоистого ПКМ на изменение значений ККН у нагруженного болтом отверстия в ослабленном отверстием сечении пластины. Результаты исследования. По результатам расчетов получены числовые оценки, характеризующие степень влияния схемы укладки монослоев в пластине из слоистого ПКМ и точность рассмотренных формул. Выводы. Проведенные расчеты показали, что изменение схемы армирования слоистого ПКМ приводит к существенному изменению значений ККН у нагруженного болтом отверстия в ослабленном отверстием сечении пластины; что предложенная аппроксимация (17) имеет недостаточную точность для рассмотренных материалов и схем укладки монослоев. Необходимо продолжение поисков поправочной функции для (15) на более широкой расчетно-экспериментальной базе свойств ПКМ.

Background. Bolted joints (BJ) are the main type of detachable connection. When designing the BJ with plates of layered composite material, there is a problem of calculating the BJ strength, in particular, the cross-sections weakened by the bolt hole. It is due to the complex nature of the interaction of the layers of the composite plate with each other and also with bolts, as well as the presence of a number of structural and technological parameters of the connection.Objective. The main task of this research is to find the functions of influence of the magnitude of the bolt / hole gap, also structure and secondary bending of the bolt and plate on the value of the generalized stress concentration coefficient (SCC) in the cross-sections with bolt hole of the layered carbon fiber reinforced plastic (CFRP) plate using the results of BJ numerical simulation.Methods. It was used a method of finite-elements and the 3D contact model as much as possible approached to real geometry and conditions of load application. Earlier, the authors created 24 3D models of samples of single-shear two-row bolted joint with CFRP (contact task), in which the structures of CFRP (6 variants) varied, as well as the bolt / hole gap (4 values). The magnitudes of bolt tightening force and the force that stretched the sample were unchanged. Based on the results of calculations, stress distributions were determined and values of SCC in CFRP plates in the bolt holes (tables, graphs) were obtained.Results. Based on these results and additional calculations, the following conclusions were reached:in the static calculation of composite plate tensile failure in cross-section with hole of single-shear bolted joint the upper value estimate of the theoretical SCC in the pin-loaded hole in the plate of orthotropic material can be obtained in accordance with the formula arising from the solution of EHS (Echavarrı’a, C., Haller, P. and Salenikovich, A).in order to obtain a generalized SCC , which additionally takes into account a number of factors of BJ with CFRP, the upper value estimate of the theoretical SCC must be multiplied by next factors:function of influence of the bolt / hole gap, structure and the secondary bending of the CFRP plate; - taking into account the interplay of CFRP layers. For the considered BJ with CFRP an evaluation was obtained ;Conclusions. There is an easy-to-use formula for the upper estimation of SCC in a pin-loaded bolt-hole in an orthotropic material plate. The functions of influence of the bolt / hole gap, structure, and bending of the CFRP plate at first approximation are linear. The refined value of the correction factor, which takes into account the interplay of the layers of the CFRP, should be obtained in additional experiments (physical or numerical)., Ранее авторами было создано 24 3D-модели (контактная задача) образцов односрезного двурядного болтового соединения (БС) с пластиною из полимерного композиционного материала (ПКМ), в которых варьировались структуры ПКМ (6 вариантов), а также боковой зазор болтов с отверстиями (4 значения). Неизменными были величина силы затягивания болтов БС и сила, растягивающая образец. По результатам расчетов определены распределения напряжений и подсчитаны коэффициенты концентрации напряжений (ККН) в пластинах из ПКМ у отверстий (таблицы, графики).В статье на основе указанных результатов и дополнительных расчетов пришли к следующим выводам:– в статическом прочностном расчете БС на разрыв пластины из ПКМ в ослабленном отверстием сечении, в качестве верхней базовой оценки ККН можно принять значение теоретического ККН у нагруженного болтом отверстия в пластине из ортотропного материала по формуле, предложенной Echavarrı´a-Haller-Salenikovich;– для получения обобщенного ККН, дополнительно учитывающего ряд факторов БС, значение верхней базовой оценки необходимо умножить на коэффициент, учитывающий долю слоев ПКМ, воспринимающую основную часть усилия, а также на предложенные функции влияния величины зазора болт/отверстие, структуры и вторичного изгиба пластины из ПКМ, и еще на коэффициент учета взаимовлияния слоев ПКМ, меньший единицы. Для рассмотренного БС получена оценка последнего коэффициента (0.75-0.8). Уточненное значение этого поправочного коэффициента необходимо получать в дополнительных исследованиях (натурных или численных), что позволит создать базу данных для величин для актуальных в отрасли вариантов силовых болтовых соединений с композитами.

Features of influence of various factors on the stress-strain state of composite thin-walled structures with bolted connection of separate elements were studied on an example of the test problem. As an example of such structures, a metallic granary (a silo) consisting of panels connected with bolts was taken. The test structure contained two lapping narrow flat strips. A bolt is inserted in bolt holes bored in these strips and pre-tightened. Friction and slipping of the strips and the bolt, contact between the side surface of the bolt and the holes as well as mutual influence of bending and stretching were taken into consideration. Thus, the model has taken into consideration geometric, physical and structural nonlinearities. The system was subjected to a transverse load applied to one side of the strip. Staged loading of the systems was modeled. It was established that under load, the studied system acquires a deflection which unevenly increases with the load increase. This is determined by the fact that it is affected by both elastic deformation of the strips and mutual slip in the connection zone. When the gap between the bolt and the holes in the panels finally vanishes, mainly elastic deformation of the system takes place. Residual deflection was established in the system after the first unloading. It was also established that longitudinal forces act in the system. They can be much larger than transverse forces from the load. The system featured strong mutual influence of bending and stretching of the strip. As a result of the studies, factors determining stress-strain state of the studied system were determined: geometric nonlinearity, contact interaction, friction and slip, connection between deflection and stretching. Thus, the design model for such thin-walled structures will be inadequate without all these factors, the results of calculations with its application will have significant errors and recommendations will be unreliable. The conducted studies have made it possible to develop more adequate models for analysis of reaction of composite thin-walled structures to the effect of loading, На прикладі тестової задачі досліджуються особливості впливу різних чинників на напружено-деформований стан складених тонкостінних конструкцій із болтовим з’єднанням окремих елементів. Прикладом таких конструкцій є металічні зерносховища – силоси, які складаються із панелей, що з’єднуються болтами. Тестова конструкція містить дві вузьких плоских смуги, з’єднаних внакид. У отвори в цих смугах розміщений болт із попереднім затягуванням. Ураховується тертя і проковзування смуг і болта, контакт бічної поверхні болта і отворів, а також взаємний вплив вигину і розтягування. Таким чином, у моделі враховані геометрична, фізична і структурна нелінійності. Система піддається дії поперечного навантаження, яке прикладене до однієї сторони смуги. Моделюється поетапне навантаження систем. Встановлено, що при навантаженні досліджувана система набуває прогин, який нерівномірно зростає з ростом навантаження. Це зумовлено тим, що на нього впливає і пружна деформація смуг, і взаємне проковзування в зоні з’єднання. При остаточному вибиранні зазору між болтом і отворами в панелях відбувається переважно пружне деформування системи. Після першого розвантаження в системі установлюється залишковий прогин. Також встановлено, що у системі діють поздовжні зусилля, які можуть бути набагато більшими від поперечних сил від навантаження. Характерним є сильний взаємний вплив вигину і розтягування смуги. У результаті досліджень встановлено чинники, що визначають напружено-деформований стан дослідженої системи: геометрична нелінійність, контактна взаємодія, тертя і проковзування, зв’язаність вигину і розтягування. Таким чином, без урахування всіх цих чинників розрахункова модель для подібних тонкостінних конструкцій буде неадекватною, результати розрахунків із її застосуванням матимуть значні похибки, а рекомендації – недостовірними. Здійснені дослідження дають можливість розроблення більш адекватних моделей для аналізу реакції складених тонкостінних конструкцій на дію навантаження, На примере тестовой задачи исследуются особенности влияния различных факторов на напряженно-деформированное состояние составных тонкостенных конструкций с болтовым соединением отдельных элементов. Примером таких конструкций являються металлические зернохранилища – силосы, состоящие из панелей, которые соединяются болтами. Тестовая конструкция содержит две узких плоских полосы, соединенных внахлест. В отверстия в этих полосах размещен болт с предварительной затяжкой. Учитывается трение и проскальзывание полос и болта, контакт боковой поверхности болта и отверстий, а также взаимное влияние изгиба и растяжения. Таким образом, в модели учтены геометрическая, физическая и структурная нелинейности. Система подвергается воздействию поперечной нагрузки, которая приложена к одной стороне полосы. Моделируется поэтапная нагрузка систем. Установлено, что при нагрузке исследуемая система приобретает прогиб, который неравномерно возрастает с ростом нагрузки. Это обусловлено тем, что на него влияет и упругая деформация полос, и взаимное проскальзывание в зоне соединения. При окончательной выборке зазора между болтом и отверстиями в панелях происходит преимущественно упругое деформирование системы. После первой разгрузки в системе устанавливается остаточный прогиб. Также установлено, что в системе действуют продольные усилия, которые могут быть намного больше поперечных сил от нагрузки. Характерно сильное взаимное влияние изгиба и растяжения полосы. В результате исследований установлены факторы, определяющие напряженно-деформированное состояние исследованной системы: геометрическая нелинейность, контактное взаимодействие, трение и проскальзывание, связанность изгиба и растяжения. Таким образом, без учета всех этих факторов расчетная модель для подобных тонкостенных конструкций будет неадекватной, результаты расчетов с ее применением – иметь значительные погрешности, а рекомендации – недостоверны. Осуществленные исследования дают возможность разработки более адекватных моделей для анализа реакции составных тонкостенных конструкций на действие нагрузки

Одной из концепций эксплуатации электротехнического оборудования (Э0), в современных экономических условиях, является его обслуживание по результатам функциональной диагностики и использование методов неразрушающего контроля. Диагностические комплексы и системы выявления дефектов в ЭО на ранних стадиях позволяют отказаться от системы планово-предупредительных ремонтов. Проведенные исследования и опыт эксплуатации ЭО показал, что для исключения влияния параметров питающей сети на работу ЭО, необходим комплексный подход, в котором «электрическая сеть + ЭО» рассматриваются как единое целое. Комплексный подход к решению этой проблемы позволяет безаварийно производить включение и отключение ЭО, своевременно выявлять предаварийную ситуацию и сигнализировать о начальной стадии развития дефекта, локализовать аварийное развитие ситуации. Требованиями, предъявляемыми к методам технической диагностики и защиты электрооборудования, являются: с одной стороны - достоверность выявления дефектов, то есть, исключение ложных срабатываний устройств защит, а с другой стороны - обеспечение заданной чувствительности устройств при защите ЭО. Для обеспечения надежности работы ЭО разработана многоуровневая система диагностики и защиты. Первый уровень защиты обеспечивает контроль линейных напряжений сети. Второй уровень защиты - контроль токов цепей. Третий уровень защиты - контроль температуры ЭО. Четвёртый уровень защиты - контроль состояния болтовых соединений, температуры окружающего воздуха и силы тока фаз. Пятый уровень защиты - контроль состояния электрической изоляции. Действие пятого уровня наступает при технологическом отключении ЭО от сети. Оценку доверительного интервала измеренной величины тока произведена методом максимального правдоподобия с использованием точечных оценок контролируемого параметра. Промахи и систематические ошибки полученных результатов исключены, случайная ошибка имеет нормальный закон распределения. Комплексная система управления, диагностики и защиты электрооборудования возможна при рассмотрении «питающая сеть + электрооборудование» как единое целое. Достоверность выявления дефектов определяется классом точности приборов измерения и установочными коэффициентами чувствительности. One of the concepts of operation of electrical equipment (E0), in modern economic conditions, is its maintenance based on the results of functional diagnostics and the use of nondestructive testing methods. Diagnostic systems and systems for detecting defects in EO in the early stages make it possible to abandon the system of preventive maintenance. Conducted research and experience of operating the EO] showed that in order to eliminate the influence of the parameters of the power supply network on the operation of the EO, an integrated approach is needed in which the «electrical network + EO» is considered as a whole. An integrated approach to solving this problem allows fail-safe switching on and off of EO, timely detecting a pre-emergency situation and signaling the initial stage of defect development, localizing emergency development of the situation. The requirements for methods of technical diagnostics and protection of electrical equipment are: on the one hand, the reliability of detection of defects, that is, the elimination of false alarms of protection devices, and on the other hand, the provision of a given sensitivity of devices when protecting EA. To ensure the reliability of the EA, a multi-level diagnostic and protection system has been developed. The first level of protection provides control of the line voltage of the network. The second level of protection is the control of circuit currents. The third level of protection is the control of the EO temperature. The fourth level of protection is monitoring the state of bolted joints, ambient temperature and the current strength of the phases. The fifth level of protection is monitoring the state of electrical insulation. The action of the fifth level occurs when technological EO disconnection from the network. The estimation of the confidence interval of the measured current value was made by the maximum likelihood method using point estimates of the monitored parameter. Misses and systematic errors of the results obtained are excluded; a random error has a normal distribution law. Integrated control system, diagnostics and protection of electrical equipment is possible when considering the «mains + electrical equipment» as a whole. The reliability of the detection of defects is determined by the accuracy class of measuring devices and installation sensitivity coefficients.

The thesis is devoted to the development of approaches, methods and models to study structural strength of composite thin-walled engineering structures with bolted elements. This work is solves the problem of analysis of the stress-strain state of composite thin-walled engineering structures with bolted elements, as well as its implementation and determination of the distribution of deflections, displacements and longitudinal efforts. Also in this formulation the following important factors were taken into account: the gap in bolted joints, friction force between the contacting surfaces, the pre-tightening of bolted connections, the presence of polymeric materials, as well as consideration of the corrugated shape of panels used. On the basis of mathematical models of the stress-strain state of the shell, the rod and plate structures, a mathematical model that takes into consideration the influence of axial forces and geometric nonlinearity in general on stress-strain state of composed thin-walled structures was elaborated in this thesis. The results of solving some applied problems were obtained. The regularities of changes of stress-strain state of thin-walled engineering structures at variation of design and process parameters were defined, Работа посвящена разработке подходов, методов и моделей для исследования конструкционной прочности составных тонкостенных машиностроительных конструкций с болтовым соединением элементов. В работе решена задача анализа напряженно-деформированного состояния составных тонкостенных машиностроительных конструкций с болтовым соединением элементов, а также его реализация и определение закономерностей распределения прогибов, смещений и продольных усилий. Также в данной постановке учитывались следующие важные факторы: зазор в болтовых соединениях, силы трения между контактирующими поверхностями, предварительная затяжка болтовых соединений, наличие уплотнительных шайб состоящих из полимерных материалов, а также учета гофрированной формы применяемых панелей. На основе математических моделей напряженно-деформированного состояния оболочечных, стержневых и пластинчатых конструкций в работе разработана математическая модель, которая учитывает влияние продольных сил и геометрической нелинейности в целом на НДС составленных тонкостенных конструкций. При этом предложена процедура осреднения продольных усилий, действующей в сечении стержня. В результате система связанных дифференциальных уравнения преобразуется к дифференциальному уравнению и интегральному соотношению. Предложен модифицированный метод итерационного уточнения решения с применением параметра ускорения процесса. На примере решения ряда тестовых задач определены рекомендуемые значения данного параметра по критерию ускорения сходимости итерационного процесса. Проведено сопоставление результатов решений с использованием различных методов на примере стержневой системы, пластинчатых и оболочечных конструкций. В предлагаемой постановке были учтены контактное взаимодействие, физическая нелинейность поведения материалов уплотнительных элементов в болтовых соединениях. Также установлено, что при многократном нагружении исследуемой системы полос наблюдается необратимость зависимостей компонент НДС от параметра нагрузки. При этом для характерного отнулевого цикла нагрузки подобных конструкций НДС состоит из двух частей: первая достигается при первичном нагружении, а вторая – практически повторяется при последующих циклах нагружения/разгрузки. Получены результаты решения ряда прикладных задач. Установлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния тонкостенных конструкций на примере металлических бункеров при варьировании проектно-технологических параметров. Экспериментально определен характер поведения системы полос, соединенных болтовым крепежом с зазором, нагруженных равномерно по верхней кромке поперечным циклическим усилием. Проведено сравнение полученных численных результатов исследований с полученными экспериментальными данными. Подтверждено качественное и количественное соответствие результатов численных и экспериментальных исследований изменения прогибов системы полос, Стаття присвячена розробці підходів, методів і моделей для дослідження конструкційної міцності складених тонкостінних машинобудівних конструкцій з болтовим з'єднанням елементів. розв'язана задача аналізу напружено-деформованого стану (НДС) складених тонкостінних машинобудівних конструкцій з болтовим з'єднанням елементів, а також програмна реалізація і визначення закономірностей розподілу прогинів, зміщень і поздовжніх зусиль. в данній постановці ураховувались наступні важливі чинники: зазор у болтовому з'єднанні, сили тертя між контактуючими поверхнями, попереднє затягуванням болтових з'єднань, наявність полімерних матеріалів, а також урахування гофрованої форми застосованих панелей. На основі математичних моделей напружено-деформованого стану оболонкових, стрижневих та пластинчатих конструкцій розроблена математична модель, яка ураховує вплив поздовжніх сил і геометричної нелінійності в цілому на НДС складених тонкостінних конструкцій. Отримані результати розв'язання низки прикладних задач. Установленні закономірності зміни напружено-деформованого стану тонкостінних машинобудівних конструкцій при варіюванні проектно-технологічних параметрів

Ранее авторами было создано 24 3D-модели образцов односрезного двурядного болтового соединения с ПКМ (контактная задача), в которых варьировались структуры ПКМ (6 вариантов), а также боковой зазор болтов с отверстиями (4 значения). Неизменными были величина силы стягивания пакета и сила, растягивающая образец. По результатам расчетов определены распределения напряжений и подсчитаны коэффициенты концентрации напряжений в пластинах из ПКМ у отверстий (таблицы, графики).В статье на основе указанных результатов и дополнительных расчетов пришли к следующим выводам:- в статическом прочностном расчете болтового соединения на разрыв пластины из ПКМ в ослабленном отверстием сечении, в качестве нижней базовой оценки можно принять значение теоретического коэффициента концентрации напряжений у свободного от болта отверстия в пластине из ортотропного материала по формулам, предложенным С.Г. Лехницким;- для получения обобщенного коэффициента концентрации напряжений , учитывающего контактное взаимодействие отверстия в ПКМ с болтом, значение нижней базовой оценки необходимо увеличивать в раз, причем >2, предположительно . Уточненное значение поправочного коэффициента необходимо получать в дополнительных исследованиях (натурных или численных), что позволит создать базу данных для величин для актуальных в отрасли вариантов силовых болтовых соединений с композитами., Purpose. In order to carry out calculations of net-tension failure of the weakened cross-section of bolted joints with CFRP, it is necessary to estimate the value of the generalized stress concentration factor at the hole.Methodology. Used a method of finite-elements and the 3D contact model as much as possible approached to real geometry and conditions of load application. Earlier, the authors created 24 3D models of samples of single-shear two-row bolted joint with CFRP (contact task), in which the structures of CFRP (6 variants) varied, as well as the side gap of bolts with holes (4 values). The magnitude of the contraction force of the packet and the force that stretched the sample were unchanged. Based on the results of calculations, stress distributions are determined and stress concentration coefficients in CFRP plates at the holes (tables, graphs) are calculated.Findings. Based on these results and additional calculations, the following conclusions were reached:-in static strength analysis of net-tension failure of the weakened cross-section of bolted joints with CFRP, as a lower base estimate, one can take the value of the theoretical stress concentration factor for a bolt-free hole in an orthotropic material plate, according to the formulas proposed by S.G. Lechnitsky;- to obtain a generalized stress concentration factor that takes into account the contact of the hole in the CFRP with the bolt, the value of the lower base estimate of must be increased by a factor> 2, presumably . The adjusted value of the correction factor needs to be obtained in additional studies (natural or numerical), which will allow creating a database for values of for the topical in the industry options for power bolted joints with composites.Originality. The possible algorithms for estimating the static tensile strength of a weakened cross-section of bolted joints with CFRP are substantiated., Раніше авторами було створено 24 3D-моделі зразків однозрізного дворядного болтового з'єднання із ПКМ (контактна задача), у яких варіювалися структури ПКМ (6 варіантів), а також бічний зазор болтів з отворами (4 значення). Незмінними були величина сили стягування пакета й сила, що розтягує зразок. За результатами розрахунків визначені розподіли напружень і підраховані коефіцієнти концентрації напружень у пластинах із ПКМ у отворів (таблиці, графіки). У статті на основі зазначених результатів і додаткових розрахунків прийшли до наступних висновків: - у статичному розрахунку на міцність болтового з'єднання на розрив смуги із ПКМ в ослабленому отвором перетині, у якості нижньої базової оцінки можна прийняти значення теоретичного коефіцієнта концентрації напружень у вільного від болта отвору в пластині з ортотропного матеріалу, формулами, запропонованими С. Г. Лехницьким; - для одержання узагальненого коефіцієнта концентрації напружень , що враховує контактну взаємодію отвору в ПКМ із болтом, значення нижньої базової оцінки необхідно збільшувати в разів, причому >2, приблизно . Уточнене значення поправочного коефіцієнта необхідно одержувати в додаткових дослідженнях (натурних або чисельних), що дозволить створити базу даних для величин для актуальних у галузі варіантів силових болтових з'єднань із композитами.

Раніше авторами було створено 24 3D-моделі зразків однозрізного дворядного болтового з'єднання із ПКМ (контактна задача), у яких варіювалися структури ПКМ (6 варіантів), а також бічний зазор болтів з отворами (4 значення). Незмінними були величина сили стягування пакета й сила, що розтягує зразок. За результатами розрахунків визначені розподіли напружень і підраховані коефіцієнти концентрації напружень у пластинах із ПКМ у отворів (таблиці, графіки). У статті на основі зазначених даних і додаткових розрахунків отримали наступні результати: - для проведення статичного розрахунку болтового з'єднання на зминання ввели поправочну функцію, параметрами якої є характеристики структури ПКМ і коефіцієнт вигину; - уточнений вид поправочної функції необхідно одержувати в додаткових дослідженнях (натурних або чисельних), що дозволить створити базу даних для величин цієї функції для актуальних у галузі варіантів силових болтових з'єднань із композитами. Purpose. In order to carry out calculations of net-tension failure of the weakened cross-section of bolted joints with CFRP, it is necessary to estimate the value of the generalized stress concentration factor at the hole. Methodology. Used a method of finite-elements and the 3D contact model as much as possible approached to real geometry and conditions of load application. Earlier, the authors created 24 3D models of samples of single-shear two-row bolted joint with CFRP (contact task), in which the structures of CFRP (6 variants) varied, as well as the side gap of bolts with holes (4 values). The magnitude of the contraction force of the packet and the force that stretched the sample were unchanged. Based on the results of calculations, stress distributions are determined in CFRP plates at the holes (tables, graphs) are calculated. Findings. Based on these results and additional calculations, the following conclusions were reached: - in static strength analysis of bolted joints on bearing have entered the correction function which parameters are characteristics of structure composite and bend factor; - the specified kind of correction function is necessary for receiving in additional researches (natural or numerical), that will allow to create a database for sizes of this function for actual variants in branch power bolted joints with composites. Originality. The possible algorithms for estimating the static tensile strength of bearing of bolted joints with CFRP are substantiated. Ранее авторами было создано 24 3D-модели образцов односрезного двурядного болтового соединения с ПКМ (контактная задача), в которых варьировались структуры ПКМ (6 вариантов), а также боковой зазор болтов с отверстиями (4 значения). Неизменными были величина силы стягивания пакета и сила, растягивающая образец. По результатам расчетов определены, в частности, распределения контактных давлений на поверхностях отверстий, а также напряжений в пластинах из ПКМ у отверстий (таблицы, графики). В статье на основе указанных данных и дополнительных расчетов получили следующие результаты: - для проведения статического расчета болтового соединения на смятие ввели поправочную функцию, параметрами которой являются характеристики структуры ПКМ и коэффициент изгиба; - уточненный вид поправочной функции необходимо получать в дополнительных исследованиях (натурных или численных), что позволит создать базу данных для величин этой функции для актуальных в отрасли вариантов силовых болтовых соединений с композитами.

In modern finite element class PLM programs have the opportunity to create mixed finite element model by "gluing".It allows to create, in particular, for calculations on PC rather small 3D-models of polymeric composite materials (PCM) in bolt joints in which composite in zones of bolt-holes is body-sectional modelled, and behind them – approximately, according to thetheory of "the effective module".Previously it demonstrated the possibility of using a mixed 3D-models of PCM in bolt joints through simulations to determine the minimum size of the zones of more precise PCM simulation while providing the same accuracy of the calculations.In the given message the substantiation of possibility of application of mixed 3D-models composite is spent at modelling of bolt joints by conducting of numerical experiments for definition of the minimum sizes of zones of more exact modelling composite atmaintenance of equal accuracy of calculations.The given message is dedicated to the identification of trends in the characteristics of the stress-strained state of bolts when the composite materials structure is changed, to improve the bolt joints strength.Created 24 of 3D-models of one shear two-row bolt joints with PCM (contact problem), which ranged PCM structure (6 options), as well as the backlash of bolts with holes (4 values).The value of bolt tightening force and tensile force specimen were unchanged. According to the results of calculations the distribution of minimum stress and contact pressure (tables, graphs) were determined. It is concluded that the structure of a PCM plate significantly affects the characteristics of the stress-strained state of the bolts and of the areas of holes of the PCM; that we can find a structure that will improve the bolt joints strength. It revealed several effects, which can greatly affect the understanding of the characteristics of the stress-strain state of bolt in zones of hole., В современных конечно-элементных программах класса PLM есть возможность создавать смешанные конечно-элементные модели путем "склеивания". Это позволяет, в частности, создавать для расчетов на ПЭВМ относительно небольшие 3D-модели полимерных композиционных материалов (ПКМ) в болтовых соединениях, в которыхПКМ в зонах отверстий моделируется послойно (локально), а за ними – приближенно, согласно теории "эффективного модуля" (глобально).Ранее обоснована возможность применения смешанных 3D-моделей ПКМ при моделировании болтовых соединений путем проведения численных экспериментов для определения минимальных размеров зон более точного моделирования ПКМ приобеспечении одинаковой точности расчетов.В данном сообщении проведено выявление тенденций в изменениях характеристик НДС болтов при изменении структуры ПКМ, с целью нахождения структур со сниженными значениями характеристик НДС, определяющих прочность соединения.Создано 24 3D-моделей образцов односрезного двухрядного болтового соединения с ПКМ (контактная задача), в которых варьировались структуры ПКМ (6 вариантов), а также боковой зазор болтов с отверстиями (4 значения). Неизменными были величина силы стягивания пакета и растягивающая образец сила. По результатам расчетов определены распределения напряжений (таблицы, графики). Сделаны выводы, что структура пластины из ПКМ существенно влияет на характеристики НДС как в зонах отверстий в ПКМ, так и в болтах; что можно найти такую структуру, которая обеспечит повышение прочности соединения. Выявлено несколько эффектов, которые могут значительно повлиять на представления о характеристиках напряженно-деформированного состояния болтов в зонах отверстий., У сучасних скінченно-елементних програмах класу PLM є можливість створювати змішані скінченно-елементні моделі шляхом "склеювання". Це дозволяє, зокрема, створювати для розрахунків на ПЕОМ відносно невеликі 3D-моделі полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) в болтових з’єднаннях, в яких ПКМ в зонах отворів моделюється пошарово (локально), а за ними – наближено, згідно з теорією "ефективного модуля" (глобально). Раніше проведено обґрунтування можливість застосування змішаних 3D-моделей ПКМ при моделюванні болтових з'єднань шляхом проведення чисельних експериментів для визначення мінімальних розмірів зон більш точного моделювання ПКМ при забезпеченні однакової точності розрахунків. У даному повідомленні проведено виявлення тенденцій у змінах характеристик НДС болтів при зміні структури ПКМ, з метою знаходження структур зі зниженими значеннями характеристик НДС, що визначають міцність з’єднання.Створено 24 3D-моделі зразків однозрізного дворядного болтового з’єднання з ПКМ (контактна задача), в яких варіювалися структури ПКМ (6 варіантів), а також бічний зазор болтів з отворами (4 значення). Незмінними були величина сили стягування пакета та сила, що розтягує зразок. За результатами розрахунків визначені розподіли напружень (рисунки, графіки). Зроблено висновки, що структура пластини з ПКМ суттєво впливає на характеристики НДС як у зонах отворів у ПКМ, так і в болтах; що можна знайти таку структуру, яка забезпечить підвищення міцності з’єднання. Виявлено декілька ефектів, які можуть значно вплинути на уявлення про характеристики напружено-деформованого стану болтів в зонах отворів.

У сучасних скінченно-елементних програмах класу PLM є можливість створювати змішані скінченно-елементні моделі шляхом "склеювання". Це дозволяє, зокрема, створювати для розрахунків на ПЕОМ відносно невеликі 3D-моделі полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) в болтових з’єднаннях, в яких ПКМ в зонах отворів моделюється пошарово (локально), а за ними – наближено, згідно з теорією "ефективного модуля" (глобально). Раніше проведено обґрунтування можливості застосування змішаних 3D-моделей ПКМ при моделюванні болтових з'єднань шляхом проведення чисельних експериментів для визначення мінімальних розмірів зон більш точного моделювання ПКМ при забезпеченні однакової точності розрахунків. Ця праця присвячена виявленню тенденцій у змінах характеристик НДС ПКМ у зонах отворів болтових з’єднань при зміні структури ПКМ, з метою зниження абсолютних величин напружень стискування, що виникають в ПКМ. Створено 24 3D-моделей зразків однозрізного дворядного болтового з’єднання з ПКМ (контактна задача), в яких варіювалися структури ПКМ (6 варіантів), а також бічний зазор болтів з отворами (4 значення). Незмінними були величина сили стягування пакета та сила, що розтягує зразок. За результатами розрахунків визначені розподіли мінімальних напружень і контактних тисків (таблиці, графіки). Зроблено висновки, що структура пластини з ПКМ суттєво впливає на характеристики НДС ПКМ у зонах отворів; що можна знайти таку структуру, яка забезпечить найменші значення абсолютних величин напружень стискування та більшу міцність з’єднання. In modern finite element class PLM programs have the opportunity to create mixed finite element model by "gluing". It allows to create, in particular, for calculations on PC rather small 3D-models of polymeric composite materials (PCM) in bolt joints in which composite in zones of bolt-holes is body-sectional modelled, and behind them – approximately, according to the theory of "the effective module". Previously it demonstrated the possibility of using a mixed 3D-models of PCM in bolt joints through simulations to determine the minimum size of the zones of more precise PCM simulation while providing the same accuracy of the calculations. The work is dedicated to the identification of trends in the characteristics of the stress-strained state in areas of bolt-holes when the composite materials structure is changed, to reduce the absolute values of compression stresses in PCM. Created 24 of 3D-models of one shear two-row bolt joints with PCM (contact problem), which ranged PCM structure (6 options), as well as the backlash of bolts with holes (4 values). Unchanged were the value of bolt tightening force and tensile force specimen. According to the results of calculations to determine the distribution of minimum stress and contact pressure (tables, graphs). It is concluded that the structure of a PCM plate significantly affects the characteristics of the stress-strained state of the PCM in the areas of holes; that we can find a structure that will ensure the lowest values of the absolute values of compression stress and a greater strength. В современных конечно-элементных программах класса PLM есть возможность создавать смешанные конечно-элементные модели путем "склеивания". Это позволяет, в частности, создавать для расчетов на ПЭВМ относительно небольшие 3D-модели полимерных композиционных материалов (ПКМ) в болтовых соединениях, в которых ПКМ в зонах отверстий моделируется послойно (локально), а за ними - приближенно, согласно теории "эффективного модуля" (глобально). Ранее обоснована возможность применения смешанных 3D-моделей ПКМ при моделировании болтовых соединений путем проведения численных экспериментов для определения минимальных размеров зон более точного моделирования ПКМ при обеспечении одинаковой точности расчетов. Работа посвящена выявлению тенденций в изменениях характеристик НДС ПКМ в зонах отверстий болтовых соединений при изменении структуры ПКМ, с целью снижения абсолютных величин напряжений сжатия, возникающих в ПКМ. Создано 24 3D-модели образцов односрезного двурядного болтового соединения с ПКМ (контактная задача), в которых варьировались структуры ПКМ (6 вариантов), а также боковой зазор болтов с отверстиями (4 значения). Неизменными были величина силы стягивания пакета и сила, растягивающая образец. По результатам расчетов определены распределения минимальных напряжений и контактных давлений (таблицы, графики). Сделаны выводы, что структура пластины с ПКМ существенно влияет на характеристики НДС ПКМ в зонах отверстий; что можно найти такую структуру, которая обеспечит наименьшие значения абсолютных величин напряжений сжатия и большую прочность соединения.

У сучасних скінченно-елементних програмах класу PLM є можливість створювати змішані скінченно-елементні моделі шляхом "склеювання". Це дозволяє, зокрема, створювати для розрахунків на ПЕОМ відносно невеликі 3D-моделі полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) в болтових з’єднаннях, в яких ПКМ в зонах отворів моделюється пошарово (локально), а за ними – наближено, згідно з теорією "ефективного модуля" (глобально). Раніше проведено обґрунтування можливість застосування змішаних 3D-моделей ПКМ при моделюванні болтових з'єднань шляхом проведення чисельних експериментів для визначення мінімальних розмірів зон більш точного моделювання ПКМ при забезпеченні однакової точності розрахунків. У даному повідомленні проведено виявлення тенденцій у змінах характеристик НДС болтів при зміні структури ПКМ, з метою знаходження структур зі зниженими значеннями характеристик НДС, що визначають міцність з’єднання. Створено 24 3D-моделі зразків однозрізного дворядного болтового з’єднання з ПКМ (контактна задача), в яких варіювалися структури ПКМ (6 варіантів), а також бічний зазор болтів з отворами (4 значення). Незмінними були величина сили стягування пакета та сила, що розтягує зразок. За результатами розрахунків визначені розподіли напружень (рисунки, графіки). Зроблено висновки, що структура пластини з ПКМ суттєво впливає на характеристики НДС як у зонах отворів у ПКМ, так і в болтах; що можна знайти таку структуру, яка забезпечить підвищення міцності з’єднання. Виявлено декілька ефектів, які можуть значно вплинути на уявлення про характеристики напружено-деформованого стану болтів в зонах отворів. In modern finite element class PLM programs have the opportunity to create mixed finite element model by "gluing". It allows to create, in particular, for calculations on PC rather small 3D-models of polymeric composite materials (PCM) in bolt joints in which composite in zones of bolt-holes is body-sectional modelled, and behind them – approximately, according to the theory of "the effective module". Previously it demonstrated the possibility of using a mixed 3D-models of PCM in bolt joints through simulations to determine the minimum size of the zones of more precise PCM simulation while providing the same accuracy of the calculations. In the given message the substantiation of possibility of application of mixed 3D-models composite is spent at modelling of bolt joints by conducting of numerical experiments for definition of the minimum sizes of zones of more exact modelling composite at maintenance of equal accuracy of calculations. The given message is dedicated to the identification of trends in the characteristics of the stress-strained state of bolts when the composite materials structure is changed, to improve the bolt joints strength. Created 24 of 3D-models of one shear two-row bolt joints with PCM (contact problem), which ranged PCM structure (6 options), as well as the backlash of bolts with holes (4 values). The value of bolt tightening force and tensile force specimen were unchanged. According to the results of calculations the distribution of minimum stress and contact pressure (tables, graphs) were determined. It is concluded that the structure of a PCM plate significantly affects the characteristics of the stress-strained state of the bolts and of the areas of holes of the PCM; that we can find a structure that will improve the bolt joints strength. It revealed several effects, which can greatly affect the understanding of the characteristics of the stress-strain state of bolt in zones of hole. В современных конечно-элементных программах класса PLM есть возможность создавать смешанные конечно-элементные модели путем "склеивания". Это позволяет, в частности, создавать для расчетов на ПЭВМ относительно небольшие 3D-модели полимерных композиционных материалов (ПКМ) в болтовых соединениях, в которых ПКМ в зонах отверстий моделируется послойно (локально), а за ними – приближенно, согласно теории "эффективного модуля" (глобально). Ранее обоснована возможность применения смешанных 3D-моделей ПКМ при моделировании болтовых соединений путем проведения численных экспериментов для определения минимальных размеров зон более точного моделирования ПКМ при обеспечении одинаковой точности расчетов. В данном сообщении проведено выявление тенденций в изменениях характеристик НДС болтов при изменении структуры ПКМ, с целью нахождения структур со сниженными значениями характеристик НДС, определяющих прочность соединения. Создано 24 3D-моделей образцов односрезного двухрядного болтового соединения с ПКМ (контактная задача), в которых варьировались структуры ПКМ (6 вариантов), а также боковой зазор болтов с отверстиями (4 значения). Неизменными были величина силы стягивания пакета и растягивающая образец сила. По результатам расчетов определены распределения напряжений (таблицы, графики). Сделаны выводы, что структура пластины из ПКМ существенно влияет на характеристики НДС как в зонах отверстий в ПКМ, так и в болтах; что можно найти такую структуру, которая обеспечит повышение прочности соединения. Выявлено несколько эффектов, которые могут значительно повлиять на представления о характеристиках напряженно-деформированного состояния болтов в зонах отверстий.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.09 – динамика и прочность машин. Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Министерство образования и науки Украины, Харьков, 2016. Диссертация посвящена разработке подходов, методов и моделей для исследования конструкционной прочности составных тонкостенных машиностроительных конструкций с болтовым соединением элементов. В работе решена задача анализа напряженно-деформированного состояния составных тонкостенных машиностроительных конструкций с болтовым соединением элементов, а также его реализация и определение закономерностей распределения прогибов, смещений и продольных усилий. Также в данной постановке учитывались следующие важные факторы: зазор в болтовых соединениях, силы трения между контактирующими поверхностями, предварительная затяжка болтовых соединений, наличие уплотнительных шайб состоящих из полимерных материалов, а также учета гофрированной формы применяемых панелей. На основе математических моделей напряженно-деформированного состояния оболочечных, стержневых и пластинчатых конструкций в работе разработана математическая модель, которая учитывает влияние продольных сил и геометрической нелинейности в целом на НДС составленных тонкостенных конструкций. При этом предложена процедура осреднения продольных усилий, действующей в сечении стержня. В результате система связанных дифференциальных уравнения преобразуется к дифференциальному уравнению и интегральному соотношению. Для решения задачи об определении НДС составного стержня выбран метод конечных разностей. Получены результаты решения ряда прикладных задач. Установлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния тонкостенных конструкций на примере металлических бункеров при варьировании проектно-технологических параметров. Экспериментально определен характер поведения системы полос, соединенных болтовым крепежом с зазором, нагруженных равномерно по верхней кромке поперечным циклическим усилием. Проведено сравнение полученных численных результатов исследований с полученными экспериментальными данными. Подтверждено качественное и количественное соответствие результатов численных и экспериментальных исследований изменения прогибов системы полос. Thesis for the degree of Candidate of technical Sciences in specialty 05.02.09 – dynamics and strength of machines. National technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to the development of approaches, methods and models to study structural strength of composite thin-walled engineering structures with bolted elements. This work is solves the problem of analysis of the stress-strain state of composite thin-walled engineering structures with bolted elements, as well as its implementation and determination of the distribution of deflections, displacements and longitudinal efforts. Also in this formulation the following important factors were taken into account: the gap in bolted joints, friction force between the contacting surfaces, the pre-tightening of bolted connections, the presence of polymeric materials, as well as consideration of the corrugated shape of panels used. On the basis of mathematical models of the stress-strain state of the shell, the rod and plate structures, a mathematical model that takes into consideration the influence of axial forces and geometric nonlinearity in general on stress-strain state of composed thin-walled structures was elaborated in this thesis. The results of solving some applied problems were obtained. The regularities of changes of stress-strain state of thin-walled engineering structures at variation of design and process parameters were defined.

У сучасних скінченно-елементних програмах класу PLM є можливість створювати змішані скінченно-елементні моделі шляхом "склеювання". Це дозволяє, зокрема, створювати для розрахунків на ПЕВМ відносно невеликі 3D-моделі полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) в болтових з’єднаннях, в яких ПКМ в зонах отворів моделюється пошарово, а за ними – наближено, згідно з теорією "ефективного модуля". У даному повідомленні проведено обґрунтування можливість застосування змішаних 3D-моделей ПКМ при моделюванні болтових з'єднань шляхом проведення чисельних експериментів для визначення мінімальних розмірів зон більш точного моделювання ПКМ при забезпеченні однакової точності розрахунків. Створено 20 3D-моделей зразків однозрізного дворядного болтового з’єднання з ПКМ (контактна задача), в яких варіювалася відстань від отвору до границі "склеювання" (5 значень), а також бічний зазор болтів з отворами (4 значення). Незмінними були величина сили стягування пакета та розтягуючи зразок сила. За результатами розрахунків визначені граничні значення напружень: еквівалентних за Мізесом та мінімальних (таблиці). Побудовані графіки. Зроблено висновки, що застосування змішаних 3D-моделей ПКМ в болтових з’єднаннях можливе, що мінімальну відстань від отвору до границі "склеювання" можна обирати за формулою s>=0.8h, де h – товщина пластини з ПКМ, при відносно невеликих бічних зазорах болт/отвір, або як s>=(1 … 1.2)h при максимальних бічних зазорах.Цей напрямок досліджень потрібно продовжувати, оскільки кількість параметрів впливу значно більша, ніж розглянуто в повідомленні., В современных конечно-элементных программах класса PLM есть возможность создавать смешанные конечно-элементные модели способом "склеивания". Это позволяет, в частности, создавать для расчетов на ПЭВМ относительно небольшие 3D-модели полимерных композиционных материалов (ПКМ) в болтовых соединениях, в которых ПКМ в зонах отверстий моделируется послойно, а за ними - приближенно, согласно теории "эффективного модуля". В данном сообщении проведено обоснование возможности применения смешанных 3D-моделей ПКМ при моделировании болтовых соединений путем проведения численных экспериментов для определения минимальных размеров зон более точного моделирования ПКМ при обеспечении одинаковой точности расчетов. Создано 20 3D-моделей образцов односрезного двурядного болтового соединения с ПКМ (контактная задача), в которых варьировалось расстояние от отверстия до границы "склеивания" (5 значений), а также боковой зазор болтов с отверстиями (4 значения). Неизменными были величина силы стягивания пакета и растягивающая образец сила. По результатам расчетов определены предельные значения напряжений: эквивалентных по Мизесу и минимальных (таблицы). Построены графики. Сделаны выводы, что применение смешанных 3D-моделей ПКМ в болтовых соединениях возможно, что минимальное расстояние от отверстия до границы "склеивания" можно выбирать по формуле s>=0.8h, где h – толщина пластины с ПКМ, при относительно небольших боковых зазорах болт/отверстие, или как s>=(1 … 1.2)h при максимальных боковых зазорах.Это направление исследований нужно продолжать, поскольку количество параметров влияния значительно больше, чем рассмотрено в сообщении., In modern it is FEM-programs PLM class-room there is a possibility to create the mixed is FE models in the way of "glued". It allows to create, in particular, for calculations on PC rather small 3D-models of polymeric composite materials (composite) in bolt joints in which composite in zones of apertures it is modelled body-sectional, and behind them – approximately, according to the theory of "the effective module". In the given message the substantiation of possibility of application of mixed 3D-models composite is spent at modelling of bolt joints by conducting of numerical experiments for definition of the minimum sizes of zones of more exact modelling composite at maintenance of equal accuracy of calculations. It is created twenty 3D-models of samples single-shear a double-row bolt joint with ПКМ (a contact problem) in which the distance from an aperture to "glued" boundary line (5 values) varied, and also a side play of bolts with apertures (4 values). Magnitude of force of contraction of a package and force stretching a specimen were invariable. By results of calculations limiting values of stress are defined: equivalent on Mises and minimum (tables). Schedules are builted. Leading-outs are drawn, that application of mixed 3D-models composite in bolt joints was possibly, that the minimum distance from an aperture to "glued" boundary line it is possible to choose by formula s> =0.8h, where h - a thickness of a plate with composite, at rather small side plays a bolt/aperture, or as s> = (1 … 1.2) h at the maximum side plays.This direction of researches needs to be continued, as quantity of parameters of agency much more, than it is observed in the message.

У сучасних скінченно-елементних програмах класу PLM є можливість створювати змішані скінченно-елементні моделі шляхом "склеювання". Це дозволяє, зокрема, створювати для розрахунків на ПЕВМ відносно невеликі 3D-моделі полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) в болтових з’єднаннях, в яких ПКМ в зонах отворів моделюється пошарово, а за ними - наближено, згідно з теорією "ефективного модуля". У даному повідомленні проведено обґрунтування можливість застосування змішаних 3D-моделей ПКМ при моделюванні болтових з'єднань шляхом проведення чисельних експериментів для визначення мінімальних розмірів зон більш точного моделювання ПКМ при забезпеченні однакової точності розрахунків. Створено 20 3D-моделей зразків однозрізного дворядного болтового з’єднання з ПКМ (контактна задача), в яких варіювалася відстань від отвору до границі "склеювання" (5 значень), а також бічний зазор болтів з отворами (4 значення). Незмінними були величина сили стягування пакета та розтягуючи зразок сила. За результатами розрахунків визначені граничні значення напружень: еквівалентних за Мізесом та мінімальних (таблиці). Побудовані графіки. Зроблено висновки, що застосування змішаних 3D-моделей ПКМ в болтових з’єднаннях можливе, що мінімальну відстань від отвору до границі "склеювання" можна обирати за формулою s > =0.8h, де h – товщина пластини з ПКМ, при відносно невеликих бічних зазорах болт/отвір, або як s > =(1 … 1.2)h при максимальних бічних зазорах. Цей напрямок досліджень потрібно продовжувати, оскільки кількість параметрів впливу значно більша, ніж розглянуто в повідомленні. In modern it is FEM-programs PLM class-room there is a possibility to create the mixed is FE models in the way of "glued". It allows to create, in particular, for calculations on PC rather small 3D-models of polymeric composite materials (composite) in bolt joints in which composite in zones of apertures it is modelled body-sectional, and behind them - approximately, according to the theory of "the effective module". In the given message the substantiation of possibility of application of mixed 3D-models composite is spent at modelling of bolt joints by conducting of numerical experiments for definition of the minimum sizes of zones of more exact modelling composite at maintenance of equal accuracy of calculations. It is created twenty 3D-models of samples single-shear a double-row bolt joint with ПКМ (a contact problem) in which the distance from an aperture to "glued" boundary line (5 values) varied, and also a side play of bolts with apertures (4 values). Magnitude of force of contraction of a package and force stretching a specimen were invariable. By results of calculations limiting values of stress are defined: equivalent on Mises and minimum (tables). Schedules are builted. Leading-outs are drawn, that application of mixed 3D-models composite in bolt joints was possibly, that the minimum distance from an aperture to "glued" boundary line it is possible to choose by formula s> =0.8h, where h – a thickness of a plate with composite, at rather small side plays a bolt/aperture, or as s> = (1 … 1.2) h at the maximum side plays. This direction of researches needs to be continued, as quantity of parameters of agency much more, than it is observed in the message. В современных конечно-элементных программах класса PLM есть возможность создавать смешанные конечно-элементные модели способом "склеивания". Это позволяет, в частности, создавать для расчетов на ПЭВМ относительно небольшие 3D-модели полимерных композиционных материалов (ПКМ) в болтовых соединениях, в которых ПКМ в зонах отверстий моделируется послойно, а за ними - приближенно, согласно теории "эффективного модуля". В данном сообщении проведено обоснование возможности применения смешанных 3D-моделей ПКМ при моделировании болтовых соединений путем проведения численных экспериментов для определения минимальных размеров зон более точного моделирования ПКМ при обеспечении одинаковой точности расчетов. Создано 20 3D-моделей образцов односрезного двурядного болтового соединения с ПКМ (контактная задача), в которых варьировалось расстояние от отверстия до границы "склеивания" (5 значений), а также боковой зазор болтов с отверстиями (4 значения). Неизменными были величина силы стягивания пакета и растягивающая образец сила. По результатам расчетов определены предельные значения напряжений: эквивалентных по Мизесу и минимальных (таблицы). Построены графики. Сделаны выводы, что применение смешанных 3D-моделей ПКМ в болтовых соединениях возможно, что минимальное расстояние от отверстия до границы "склеивания" можно выбирать по формуле s > =0.8h, где h - толщина пластины с ПКМ, при относительно небольших боковых зазорах болт/отверстие, или как s > =(1 … 1.2)h при максимальных боковых зазорах. Это направление исследований нужно продолжать, поскольку количество параметров влияния значительно больше, чем рассмотрено в сообщении.

Purpose. Studying of influence of value of a backlash on a state of stress of a bolt of a single-shear bolt joint in a "shearing" zone. Methodology. Used a method of final elements and the 3D contact model as much as possible approached to real geometry and conditions of load application. Findings. The bolt of a single-shear bolt joint always "works" not only on a shear, and on a bending. Contact interaction of a lateral surface of a bolt with edges of apertures calls in zones of contacts in a bolt additional negative axial stresses of peak character. Even at a cycle with a constant sign on the loading in a bolt at a surface there can be a zone with cyclically sign-variable axial stresses, and they are more destructive, than with a constant sign. It changes character of fatigue failure of a bolt. Originality. The reason of change of character of fatigue failure of a bolt is found out: separation instead of a shear., Цель: изучение влияния величины зазора на напряженное состояние болта односрезного болтового соединения в зоне "среза". Использовали метод конечных элементов и трехмерную контактную модель, максимально приближенную к реальной геометрии и условиям нагружения. Установлено, что болт односрезного болтового соединения всегда "работает" не только на срез, а и на изгиб. Контактное взаимодействие боковой поверхности болта с кромками отверстий вызывает в зонах контактов в болте дополнительные отрицательные осевые напряжения пикового характера. Даже при знакопостоянном цикле основной нагрузки в болте может возникнуть приповерхностная зона с циклически знакопеременными осевыми напряжениями, а они более разрушительны, чем знакопостоянные. Это меняет характер усталостного разрушения болта. Новизна: выяснена причина смены характера усталостного разрушения болта: отрыв вместо среза., Ціль: вивчення впливу величини зазору на напружений стан болта однозрізного болтового з'єднання в зоні "зрізу". Використали метод скінченних елементів і тривимірну контактну модель, максимально наближену до реальної геометрії й умов навантаження. Встановлено, що болт однозрізного болтового з'єднання завжди "працює" не тільки на зріз, а й на згин. Контактна взає- модія бічної поверхні болта із кромками отворів викликає в зонах контактів у болті додаткові від’ємні осьові напруження пікового характеру. Навіть при знакопостійному циклі основного навантаження в болті може виникнути приповерхня зона із циклічно знакозмінними осьовими напруженнями, а вони більш руйнівні, чим знакопостійні. Це міняє характер вто- много руйнування болта. Новизна: з'ясовано причину зміни характеру втомного руйнування болта: відрив замість зрізу.

Ціль: вивчення впливу величини зазору на напружений стан болта однозрізного болтового з'єднання в зоні "зрізу". Використали метод скінченних елементів і тривимірну контактну модель, максимально наближену до реальної геометрії й умов навантаження. Встановлено, що болт однозрізного болтового з'єднання завжди "працює" не тільки на зріз, а й на згин. Контактна взаємодія бічної поверхні болта із кромками отворів викликає в зонах контактів у болті додаткові від’ємні осьові напруження пікового характеру. Навіть при знакопостійному циклі основного навантаження в болті може виникнути приповерхня зона із циклічно знакозмінними осьовими напруженнями, а вони більш руйнівні, чим знакопостійні. Це міняє характер втомного руйнування болта. Новизна: з'ясовано причину зміни характеру втомного руйнування болта: відрив замість зрізу. Purpose. Studying of influence of value of a backlash on a state of stress of a bolt of a single-shear bolt joint in a "shearing" zone. Methodology. Used a method of final elements and the 3D contact model as much as possible approached to real geometry and conditions of load application. Findings. The bolt of a single-shear bolt joint always "works" not only on a shear, and on a bending. Contact interaction of a lateral surface of a bolt with edges of apertures calls in zones of contacts in a bolt additional negative axial stresses of peak character. Even at a cycle with a constant sign on the loading in a bolt at a surface there can be a zone with cyclically sign-variable axial stresses, and they are more destructive, than with a constant sign. It changes character of fatigue failure of a bolt. Originality. The reason of change of character of fatigue failure of a bolt is found out: separation instead of a shear. Цель: изучение влияния величины зазора на напряженное состояние болта односрезного болтового соединения в зоне "среза". Использовали метод конечных элементов и трехмерную контактную модель, максимально приближенную к реальной геометрии и условиям нагружения. Установлено, что болт односрезного болтового соединения всегда "работает" не только на срез, а и на изгиб. Контактное взаимодействие боковой поверхности болта с кромками отверстий вызывает в зонах контактов в болте дополнительные отрицательные осевые напряжения пикового характера. Даже при знакопостоянном цикле основной нагрузки в болте может возникнуть приповерхностная зона с циклически знакопеременными осевыми напряжениями, а они более разрушительны, чем знакопостоянные. Это меняет характер усталостного разрушения болта. Новизна: выяснена причина смены характера усталостного разрушения болта: отрыв вместо среза.