مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تخمین عمر خستگی پیچ های فلنج اتصالی در یک پوسته استوانه ای تقویت شده

نویسندگان
1 استاد/ دانشکده مهندسی مکانیک/ دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2 کارشناسی ارشد/ دانشکده مهندسی مکانیک/ دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
3 دکتری/ دانشکده مهندسی مکانیک/ دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
با توجه به کاربرد گسترده اتصالات پیچی در صنایع، تخمین عمر خستگی پیچ ها امری مهم است. در پژوهش حاضر هدف تخمین عمر خستگی پیچ های اتصال دو فلنج در یک پوسته استوانه ای تقویت شده همراه با گشودگی است. برای تخمین عمر پیچ مذکور به دو دسته اطلاعات نیاز می باشد: خواص خستگی پیچ و مقدار تنش وارد شده به آن تحت بارهای اعمالی به سازه. لذا دو مسیر پیموده شده است. ابتدا خواص خستگی پیچ مورد نظر مطابق استاندارد ایزو 3800 در آزمایشگاه اندازه گیری شده است. بدین منظور قید و بند خاصی طراحی و ساخته شده است که قابلیت انجام آزمایش روی پیچ های مختلف را فراهم می سازد. با انجام آزمایش های خستگی، خواص خستگی پیچ مورد نظر از جمله حد خستگی پیچ ها و ثوابت معادله ی باسکوئین (ضریب مقاومت خستگی و نمای مقاومت خستگی) اندازه گیری شده است. همچنین محل و سطح شکست مورد بررسی قرار گرفته است. سپس در گام بعدی مقدار تنش وارد شده به پیچ مورد نظر که تحت یک بارگذاری ترکیبی قرار دارد، به کمک مدلسازی اجزا محدود محاسبه شده است. به دلیل پیچیدگی های موجود در مسئله که موجب بالا رفتن هزینه تحلیل مسئله مذکور به صورت سه بعدی می شود، از تکنیک زیر مدلسازی پوسته به جامد استفاده شده است. در نهایت با بدست آوردن تنش اسمی پیچ از مدلسازی و استفاده از خواص خستگی بدست آمده از آزمایش ها، عمر پیچ مورد نظر تخمین زده شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Fatigue life estimation of bolts in flanges of a reinforced cylindrical shell

نویسندگان English

Amir Reza Shahani 1
Iman Shakeri 2
Hamed Moayeri Kashani 3
1 Prof./ Mech. Eng./ K.N. Toosi University of Technology
2 M.Sc/ Mech. Eng./ K.N. Toosi University of Technology
3 PhD/ Mech. Eng./ K.N. Toosi University of Technology
چکیده English

Bolt joints play an important role in the industries, so the estimation of fatigue life of bolts is an essential task. The aim of present study is estimation of fatigue life of connection bolts of two flanges in reinforced cylindrical shell with cutout. Two groups of data are needed for mentioned bolt: fatigue properties of bolt and value of stress of bolt due to applying load to structure. So, two paths have been gone. First, the fatigue properties of bolt have been measured in laboratory according to ISO 3800 standard. For this purpose a specific fixture was designed and manufactured which provided testing different bolts. By doing fatigue experiments, the fatigue properties of mentioned bolt such as fatigue limit and Basquin’s equation constants (fatigue strength coefficient and fatigue strength exponent) have been measured. Fracture mechanism and fracture surface have been investigated, too. Afterward, in the next step the value of stress in bolt that is subjected to mix loading has been calculated by using of FE modeling. Because of problem complexities, cost of three dimensional analysis of this problem increases, so analysis of the problem has been performed by shell-to-solid sub-modeling technique. At the end, by calculating the nominal stress of bolt from FE modeling and using fatigue properties witch obtained from experiments, life of the mentioned bolt has been estimated.

کلیدواژه‌ها English

Fatigue Life
Bolt
ISO 3800
Reinforced cylindrical shells
Shell-to-Solid Sub-modeling