Расчет соединений методом конечных элементов

Расчет соединений методом конечных элементов. Для расчета распределения нагрузки между витками резьбы используют уравнения (4.1) и (4.13). Неизвестную функцию распределения контактных напряжений заменяют ступенчатой функцией с постоянными напряжениями в каждой ступени (рис. 4.12). В этом случае узловая сила в осесимметричной модели [c.86]

Расчет соединений методом конечных элементов [c.284]

Кроме того, в статье обсуждаются влияние трения между верхним и нижним фланцами, напряженное состояние в шпильках, специальные вопросы расчета фланцевых соединений методом конечных элементов. [c.11]

На рис, 28 приведены также результаты вычисления ширины зовы контакта. Расчеты по методу конечных элементов для упругого и упругопластического материалов совпали и, в частности, показали, что после некоторого усилия затяга шпилек и вплоть до максимального внутреннего давления участок между кольцевыми пазами входит в контактную область. Модель жесткого кольца не дает достаточной информации о ширине зоны контакта, требуемой для решения во проса о герметичности рассматриваемого фланцевого соединения. Это связано с тем, что модель жесткого кольца определяет зону контакта лишь в виде линии. Поэтому при расчетах по модели жесткого кольца принимается следующая процедура. м [c.43]

Для уточненных расчетов сварных соединений необходимо применение метода конечных элементов, которое невозможно без использования ЭВМ. [c.71]

Для установления особенностей напряженно-деформированного состояния в зоне локальной текучести (в вершине дефекта) на границе двух пластически неоднородных сред использовали метод конечных элементов (МКЭ). В основу программы МКЭ положены уравнения структурной модели упруго-вязкопластической среды /29/. Сетка конечных элементов состояла из 680 элементов со значительным сгущением узлов в окрестности вершины дефекта (рис. 3.12). В силу симметрии рассматривали половину соединения. Численные расчеты были выполнены для степени механической неоднородности равной 1,0, 1,125, 1.25, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 5,0 и 100 при размерах дефекта 1/В = 0,1. ..0,5. В результате было установлено, что вследствие высокой кон- [c.93]

В этих двух томах рассмотрены одиннадцать основных вопросов 1) основы теории упругости анизотропного тела 2) критерии разрушения и анализ разрушения элементов из композиционных материалов 3) расчет ферм, балок, рам и тонкостенных элементов 4) расчет пластин 5) расчет оболочек 6) распространение волн и удар 7) анализ конструкций из композиционных материа-лов методом конечных элементов 8) вероятностный расчет и на-дежность 9) экспериментальные характеристики композиционных материалов 10) анализ напряжений в окрестностях концентраторов напряжений, кромок и узлов соединений 11) проектирование элементов конструкций из композиционных материалов. [c.9]

Расчет соединений рассмотрен в т. 8, гл. 10 здесь представлены лишь некоторые простые результаты, иллюстрирующие основные расчетные модели. В сложных случаях расчет выполняется с помощью вычислительных машин методом конечных элементов. [c.132]

Рис. 8.7. Сеточная разметка при расчете методом конечных элементов и распределение напряжений в резьбовом соединении

Рассмотрим расчет соединения с кольцевыми контактирующими фланцами методом конечных элементов (МКЭ). При его использовании учитываются все виды деформаций фланца, а также форма стыка, наличие и характер сопряжения с трубой (корпусом). [c.284]

Приведенные выше формулы основаны на предположении, что давление на поверхности контакта деталей соединения равномерно распределено по этой поверхности. Расчеты методом конечных элементов и эксперименты показывают, что давление в [c.120]

Разработанные метод и программа позволяют решать сложные инженерные задачи расчета напряженного состояния в корпусах энергетических установок и в сосудах под давлением, имеющих разъемные фланцевые соединения, при эксплуатационных силовых и температурных режимах работы с учетом различных типовых особенностей этих конструкций. Метод и программа удобны для расчета оболочечных конструкций сложной формы с нелинейным распределением поверхностной нагрузки (примеры 1—5), для которых данный метод представляет собой вариант метода конечных элементов, использующий известные решения теории оболочек и пластин. Представление сложных участков оболочек совокупностью 8— [c.98]

Таким образом, допустимо при расчете, как это рекомендуется в нормах [4], рассматривать узел соединения патрубка с примыкающей частью корпуса как осесимметричную составную конструкцию из оболочки переменной формы, сопряженной с пластиной постоянной толщины. При правильном учете переменной толщины стенки патрубка и радиусного перехода к пластине напряженное состояние в нем от силовых нагрузок может быть достаточно точно определено методом конечных элементов с использованием формул теории тонких оболочек и пластин [5]. Однако, так как основание патрубка выполнено из углеродистой стали, а приваренная к основанию втулка — из нержавеющей стали, имеющих различные коэффициенты теплового расширения, в зоне сварного шва возникает объемное термоупругое напряженное состояние, которое должно определяться методами теории упругости или экспериментально. Для этой цели при осесимметричном температурном поле наиболее удобен метод механического моделирования термоупругих напряжений по заданному температурному полю [6]. [c.127]

Современные методы расчета конструкций, и в частности метод конечных элементов (МКЭ), позволяют с достаточной полнотой учитывать анизотропию материала при расчетах прочности даже довольно сложных конструкций. В качестве примера приведем расчет напряженного состояния соединения оболочки со сферической крышкой, выполненных из стеклопластика (рис. 3.89). [c.240]

В монографии изложены результаты исследования напряженного и деформированного состояния контактирующих элементов конструкций методами конечных элементов и граничных интегральных уравнений. В рамках плоских, осесимметричных и пространственных задач теории упругости, пластичности и ползучести изучено влияние различных условий контактного взаимодействия на характер работы соединений. Приведены результаты расчетов напряженно-деформированного состояния деталей технологической оснастки, фланцевых соединений и замковых соединений лопаток турбомашин. Рассмотрена ползучесть составного ротора и других объектов с учетом изменения зоны контакта во времени. [c.2]

Все расчеты дают для обоих видов нагружения существенные отклонения изгибных напряжений от найденных в эксперименте. Эта тенденция, наблюдавшаяся и раньше, объясняется рядом причин, общий вклад которых, очевидно, недооценивается поправкой на локальную гибкость шпилек, вводимой в модели жесткого кольца и по существу включенной и в схему метода конечных элементов путем заделки эквивалентной балки в упругое полупространство. Этими причинами являются (а) гибкость за счет резьбовых соединений шпилек с нижним фланцем и гайками (б) дополнительная гибкость, вводимая гайками и шайбами, передающими изгибные моменты от шпилек на кольцо верхнего фланца (в) появление изгибных напряжений вследствие двух различных типов деформаций — относительного поворота колец нижнего и верхнего фланцев и относительного радиального перемещен [c.44]

Для сложных по геометрии сварных соединений тепловой расчет процесса сварки необходимо выполнить численным методом конечных элементов (МКЭ) с использованием [c.43]

Перечисленные методы дают возможность определить распределение напряжений вдоль радиуса К диска, т.е. в одномерной постановке. Во многих случаях, однако, реальные условия работы турбин таковы, что существует неравномерное распределение температуры материала диска не только вдоль радиуса, но также по толщине и по окружности. Кроме того, актуальной является задача определения напряжений в диске с учетом концентраций напряжений, например в местах соединения диска с лопатками, резкого изменения толщины в области отверстий в полотне диска и т.п. Такие задачи можно решить лишь в трехмерной постановке. Эффективным методом их решения в настоящее время является метод конечных элементов, который позволяет реализовать на ЭВМ математические модели, значительно приближающиеся к реальному объекту расчета. Тем [c.293]

Концентрацию напряжений как первого, так и второго вида можно определить с учетом упругости металла. В настоящее время простых и общедоступных методов определения концентрации напряжений в сварных соединениях не имеется. Поэтому в инженерных расчетах ее не определяют, а необходимые для расчетов напряжения находят на основе кинематического метода, полагая соединенные швами детали абсолютно жесткими. Единого, полностью разработанного метода расчета всех видов напряжений в швах, в том числе и с учетом концентрации напряжений, пока нет. Сложились отдельные методы и приемы, позволяющие определять тот или иной вид концентрации напряжений в отдельных случаях. Целесообразно поэтому имеющиеся сведения об определении напряжений в сварных соединениях рассмотреть, сгруппировав их по нескольким направлениям кинематический метод, определение концентрации первого вида, определение концентрации второго вида, общий подход на основе использования метода конечных элементов (МКЭ). [c.82]

Проектирование и расчет специальных видов соединений требуют точного учета локальных силовых воздействий. Обычно расчет оказывается очень сложным и проводится численными методами, при этом система представляется совокупностью большого числа конечных элементов (если требуется — трехмерных). Существует ряд программ, разработанных для расчета таких соединений для анализа специфических конструктивных форм [c.132]

В настоящее время для расчетов НС основное применение получил метод конечных цементов (МКЭ). При использовании МКЭ рассчитываемая конструкция представляется набором конечных элементов разного тапа, соединенных между собой в узлах. [c.123]

Метод линейных элементов предложен для расчета расходов, скоростей и напоров водного потока трещиноватых массивов. Он применим к сетям трещин различной конфигурации за исключением разорванных. Расчет ведется на модели массива, приведенной на рис. 21. Рассматривается плоское сечение конечного объема массива. Трещины в сечении представлены пересекающимися линиями. Сеть трещин состоит из элементарных отрезков, соединенных в узлах сети. Каждый линейный элемент сети имеет индивидуальную характеристику. Для него должны быть установлены длина и средняя ширина. Если имеется рыхлый заполнитель, то устанавливается коэффициент его фильтрации, а если шероховатость стенок трещин значительна, то — параметры шероховатости. По границам массива задаются условия постоянного напора. Задача заключается в определении расхода, который пропустит данный массив при заданном напоре, а также в расчете скоростей и пьезометрических уровней в элементах сети. [c.96]

На основе различия между медленным (стабильным) и быстрым (нестабильным) периодами развития трещины Дж. Р. Ирвин предложил методику испытаний и расчета для оценки несущей способности образца (элемента конструкции), содержащего трещину известной длины [1, 11, 16]. Эта методика получила распространение в США и отчасти в других странах при испытании металлов, пластмасс, клеевых соединений и даже стекол [1, 11, 16]. Предполагается, что поле напряжений вблизи трещины может быть охарактеризовано методами теории упругости и теории пластичности, на основе которых выведены формулы для растягиваемой пластины конечной ширины, имеющей или острый центральный надрез или симметричные острые боковые надрезы. При этом особой поправкой учитывается также локальная пластическая деформация вблизи трещины. Местные напряжения выражаются через коэффициент интенсивности напряжений К, который по Дж. Р. Ирвину достигает критической величины Кс в момент перехода от стабильного (докритического) к нестабильному (закритическому) разрушению. Величина Ке зависит от степени стеснения пластической деформации. На это указывает, в частности, уменьшение Кс с увеличением толщины листов. [c.128]

Клк отмечено во введении, гидравлические связи между элементами вспомогательных трактов можно изобразить в виде графа (гидравлической схемы), т. е. структуры, состоящей из конечного числа вершин (соответствующих местам гидравлического соединения элементов тракта между собой или с другими гидравлическими системами), связанных между собой ребрами (соответствующими элементами вспомогательного тракта). Пример графа дан во введении. Такое представление гидравлических систем и методы расчета графов на ЭВМ широко распространены в общей теории расчета водопроводных сетей [39], которая используется в настоящем разделе. [c.54]

Расчет по методу конечных элементов при упругой модели материала описывает деформации фланцев с той же точностью, что и при упругопластической модели. Однако так как нелинейная контактная задача, связанная с процессом смыкания зазоров между фланцами, требует пошагового решения (в приращениях), имеет смысл использовать упруго-пластическую модель материала. Трение между кольцами фланцев ока-зьшает незначительное влияние на общую картину деформирования фланцевого соединения. [c.154]

Расчеты, проведенные методом конечных элементов и прямым методом граничных элементов, показали, что наиболее напряженными в рассматриваемом соединении являются сечения А—А, В В, С—С, проходящие по опорным поверхностям замка (см. рис. 65). Характерным для них являются минимальные значения толщин контакти- [c.188]

Особенности напряженно-деформированного состояния механически неоднородных сварных соединений были исследованы нами на образцах-моделях с применением метода м>аровых полос, а также методом конечных элементов и линий скольжения /2, 81/. При этом степень механической неоднородности (соотношение свойств твердого и мягкого металлов = ст J / а ) варьировали таким образом, чтобы обеспечить совместное пластическое деформирование металлов на стадиях, близких к предельным Сочетание методов линий скольжения и конечных элементов при решении данной задачи позволило вскрыть некоторые закономерности, которые дали возможность учесть эффект неполной реализации контактного упрочнения мягких прослоек в рамках принятых допущений и подходов. В частности, на основании численных расчетов МКЭ и экспериментальных данных, было установлено, что [c.103]

После определения усилий несложно произвести расчет методом конечных элементов иапря кенного и деформированного состояния фланцев и болтов ио заданным нагрузкам. Результаты расчета соединения (см. рис. 8.2), стянутого восемью болтами с резьбой М12, ирн Р=120 кН и Qo = 25 кН показаны на рис. 8.5. Несложно заметить, что в зоне сопряжения фланца с трубой имеется концентрация напряжений, которая может быть снижена увеличением радиуса сопряжения. [c.146]

Уточненный расчет распределения напрял ений в таких соединениях произведен лишь в последние годы с помощью ЭВМ [15, 43, 47]. В работе [58] с использованием теории функций комплексного переменного и конформных преобразований определены напряжения в пазах соединения в условиях упругости при заданных нагрузках на контуре. Контактная упругая задача для трехзубого замка рассмотрена в работе, [67]. Решение выполнено методом конечных элементов и проверено методом фотоупругостн. Описанный в этой статье подход к решению коцтактной задачи использовался позднее в работе [47] для определения поля напряжения в деталях соединения в условиях ползучести. [c.177]

В последние годы наиболее интенсивное применение в расчетах реакторов получил метод конечных элементов [15, 16] - к осесимметричным элементам реакторов, которые могут быть представлены в виде плоских систем, имитирующих соединения цилиндрических оболочек и плит, цилиндрических и сферических оболочек. К таким соединениям относятся зоны примыкания патрубков к выпуклым крьцпкам и днищам, а также к цилиндрическим обечайкам (когда отношение диаметра обечайки к диаметру патрубка существенно больше 1). На рис. 2.7 показана конечно-элементная модель присоединения патрубка. В ряде случаев напряжения [c.35]

Сравнение расчетов с экспериментами. В работе [31] для определения деформаций и напряжений во фланцевом соединении сосудов без нажимных колец использовались также два расчетных метода. Приближенный метод осуществлялся путем разбиения фланцевого соединения на базисные элементы - кольца, оболочки, балки. Поперечные силы и моменты в местах их соединений определялись из уравнений равновесия и совместности деформаций. Второй подход использует метод конечных элементов, для чего применялась программа MAR для ЭВМ /5Л/-370. Наличие в программе специальных люфтовых элементов позволяет моделировать нелинейную контактную задачу, связанную с локальным смыканием и (или) раскрытием зазора между поверхностями фланцев и проклад- [c.153]

В последние годы использование ЭВМ дало эффективные средства [4, 5] для анализа напряженно-деформированных состояний роторов методами конечных элементов (МКЭ) или вариационно-разностными методами (ВРМ). Следует, однако, заметить, что использование для расчетов ВРМ и МКЭ позволяет определять напряженно-деформированное состояние в основном для осесимметричных конструкций непрерывной формы. Поэтому для зон разгрузочных окон, мест под соплодержатели, а также мест соединения деталей ротора необходимо использовать дополнительные экспериментальные и расчетные исследования локальных напряженных состояний. [c.123]

Расчет участка соединения крыла с фюзеляжем этого самолета потребовал около 7000 неизвестных переменных. Наличие столь большого количества неизвестных неудобно для обработки начальных данных и выявления возникающих при расчете ошибок. Поэтому на практике конструкцию обычно разбивают на части, или подконструкции (суперэлементы) (рис. 13), каждая из которых рассчитывается методом конечных элементов. На конечном этапе расчетов суперэлементы объединяются с помощью обычной конечно-элементной схемы. Исходные данные для расчета частично приведены в табл. 3. [c.78]

Д. Гоулд и М. Микич [8] провели с помощью метода конечных элементов численный анализ напряжений на совершенно гладком плоском стыке двух пластин, стянутых болтом. Результаты расчетов были подтверждены экспериментами, при проведении которых радиус поверхности контакта пластин измеряли авторадиографическим методом, а также путем определения следов (блестящих отполированных областей) на пластине, образовавшихся вследствие трения. Характер распределения давления на поверхности раздела не установлен ввиду отсутствия приемлемых средств измерения. Результаты расчетов также свидетельствуют об эффективности стержневой расчетной модели соединения с углом полу-раствора конуса а = 22. .. 25° (tg а == 0,4. .. 0,5) при 1/ 0 = = 1,0. .. 2,0 и относительно высоком напряжении затяжки болта. [c.37]

Структура программы. Процедура расчета методом конечных элементов сводится к нескольким основным этапам. Меридиональное сечение диска разбивают на элементы и определяют координаты узловых точек, силы или перемещения, заданные в узлах и на границах (рис. 5.2). От способа разбиения области на элементы зависит вид матрицы жесткости, а следовательно, объем информации и скорость счета, поэтому он не должен быть произвольным. Существуют различные способы выделения элементов с помощью регулярных сеток, в частности использование изопараметриче-ских элементов [3, 46]. В осесимметричной задаче наиболее простым является построение сечений кольцевых элементов путем соединения узловых точек, выделенных на прямых линиях, параллельных оси вращения. Разбиение вдоль линии делают равной длины при необходимости неравномерного деления вводят весовой коэффициент и узловые точки нумеруют в определенной последовательности. Такой принцип позволяет осуществить автоматизацию определения геометрических параметров треугольника при задании минимальной исходной информации, например координат двух точек на границах одной прямой и числа узловых точек на этой прямой. Усилия многих исследователей направлены на создание оптимальной системы автоматического разбиения расчетной области (см., например, 123]). [c.163]

Среди вычислительных методов в задачах механики разрушения в настоящее время наиболее широкое распространение получил метод конечных элементов (МКЭ). МКЭ основан на предположеиии, что тело можно представить в виде набора элементов, соединенных друг с другом только в узлах. Мы не будем углубляться в изложение метода конечных элементов, это тема для самостоятельной книги. Скажем только, что применяемые в нем приемы во многом похожи на приемы строительной механики. Замену сложного тола сеткой конечных элементов (рис. 55) MOJKHO уподобить замене сплошного тела решетчатой конструкцией, распроделепие напряжений в которой должно быть схожим. Естественно, расчет решетчатого аналога проще и он сводится к решению системы линейных уравнений, выражающих равновесие узлов решетки. Вблизи концентраторов напряжений и, в частности, вблизи вершины трещины необходимо сильно сгущать сетку или применять специальный конечный элемент (рис. 56), поведение которого эквивалентно асимптотическому поведению напряжений п деформаций, описываемому формулами (40) —(45). Методом конечных элементов вычисляются смеш,онпя и и напряжения а в узлах сетки, а коэффициенты интенсивности напряжений вычисляются затем, например, с использованием асимптотических формул (40) —(45) следующим образом 1/2лг г,- fiV- [c.95]

И упругопластическое поведение фланцев. Более подробное обсуждение этого подхода и некоторых его возможностей, практически полезных для эффективного расчета фланцевых соединений, будет дано ниже. Расчеты методом конечных элементов были выполнены для сосудов 3 и 4. Вычисления на основе модели жесткого кольца были проведены для всех сосуд,ов, хотя некоторые специальные детали были обследованы только для сосуда 3. Схематизация сосудов 3 и 4 для использования модели жесткого кольца показана на Jiii . 10. [c.22]

Опыт показал, что при расчете полей напряжений во всей конст рукции можно не учитывать локальное выпучивание обшивк летательного аппарата. Поэтому обшивку можно представить со стоящей из плоско-напряженных элементов, таких, как изображен ные иа рис. 1.1 (Ь) и (с) треугольные и четырехсторонние элементы, а несущую конструкцию можно смоделировать набором элементов типа изображенных на рис. 1.1 (а). Расчет методом конечных элементов участка соединения крыла с фюзеляжем самолета Боинг-747 , изображенного на рис. 1.2 (Ь), потребовал около 7000 неиз- [c.22]

Основные этапы рассматриваемого ниже расчета стержневых систем, основанные на идеях метода конечных элементов, состоят в расчленении сложной исходной системы на отдельные простые элементы с последующим их соединением в единое целое. Аналогичный подход систематически применялся для электрических систем и в общих чертах был перенесен на системы других типов, в том числе и на механические, в работах Г. Крона [13]. Там он был назван греческим словом диакоп-тика , что означает расчленение как систематический метод. Таким образом, метод конечных элементов и диакоптика родственны между собой их объединяет сходная процедура решения задач, основанная на анализе и синтезе сложных систем. [c.4]

Основные этапы рассматриваемого метода расчета стержневых систем состоят в расчленении сложной исходной системы на отдельные простые элементы с последующим их соединением в единое целое. В этом отношении он непосредственно связан с диакоптикой [13] точно так же, как процедуры метода конечных элементов и диакоптики связаны между собой. [c.18]

Наряду с анализом существующих и традиционно используемых приемов испытаний и расчетов сварных соединений и конструкций систематизированно изложены современные подходы к постановке расчета сварных соединений с учетом наличия в них несплошностей на основе использования ЭВМ и метода конечных элементов, а также идей линейной и нелинейной механики разрушения, в том числе примени тельно к случаю страгивания и роста несквозной трещины по толщине элемента [c.4]

Для формирования массива данных о локальных разрушающих напряжениях в сварных соединениях с поперечными угловыми швами при различных числах нафужений N номинальные средние значения разрушающих напряжений у различных сварных соединений с поперечными угловыми швами, испытанными на вьшосливость, были пересчитаны в локальные разрушающие напряжения по соотношению Од/ = д О/г с использованием значений а ,, найденных для этих соединений (определение методом конечных элементов выполнено В.В.Аладинским, расчеты значений по сделаны В. А. Дубровским). [c.349]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...