Чисельне моделювання полів пошкоджуваності та залишкових напружень після дорнування отворів

Олександр Вікторович Тимошенко, Богдан Олегович Яхно, Антон Миколайович Бабак, Дик Куан Фам

Анотація


Розглянуто процес зміцнення технологічного отвору в алюмінієвому авіаційному сплаві Д16чТ для різних рівнів пластичного деформування, що відповідають рівню пластичної деформації 1 %, 2 % та 3 % шляхом дорнування. У скінченно-елементному пакеті Abaqus Student Edition вирішена динамічна задача моделювання процесу дорнування шляхом створення відповідної скінченно-елементої моделі та проведено розрахунок контактної задачі за явною схемою інтегрування. Для підвищення якості розрахунку використовувався поділ моделі на зони з різними параметрами геометрії скінченних елементів. За результатами чисельного моделювання отримано розподіл пошкоджуваності у зоні технологічного отвору для різних рівнів пластичного деформування, що були розглянуті у представленій роботі. При цьому параметр пошкоджуваності, який залежить від рівня пластичної деформації, розглядався у вигляді скалярної величини, що оцінювалась за допомогою зміни модуля пружності першого роду. Визначені поля розподілу залишкових напружень та еквівалентної пластичної деформації. Отримано закономірності зміни головних залишкових напружень по внутрішній поверхні отвору в залежності від глибини отвору. На основі проведених чисельних розрахунків визначено вплив залишкової пластичної деформації на початковий рівень пошкоджуваності матеріалу, в зоні технологічного отвору. Проаналізовано перерозподіл еквівалентної пластичної деформації та залишкових напружень під час подальшого навантаження технологічного отвору розтягуючим навантаженням.

Ключові слова


залишкові напруження; технологічний отвір; пошкоджуваність; дернування; зміцнення; пластична деформація; метод скінченних елементів; напружено деформаційний стан

Повний текст:

PDF

Посилання


Vorob'ev, A.Z., Ol'kin, B.I. and Stebenev, V.N. (1990), Soprotivlenie ustalosti jelementov konstrukcij, Mashinostroenie, Moskva, 240 p.

Pshirkov, V.F. (1980), Tehnologija vypolnenija vysokoresursnyh soedinenij, Otraslevaja biblioteka «Tehnicheskij progress i povyshenie kvalifikacii», Moskva, 170 p.

Grebenikov, A.G. (2006), Metodologija integrirovannogo proektirovanija i modelirovanija sbornyh samoletnyh konstrukcij, Nac. ajerokosm. un-t «HAI», Har'kov, 532 p.

Bronz, L.D. (1986), Tehnologija i obespechenie resursa samoletov, Mashinostroenie, Moskva, 184 p.

Fomichev, P.A. and Zaruckij, A.V. (2014), «Prognozirovanie dolgovechnosti jelementov konstrukcij s uprochnennymi otverstijami pri reguljarnom nagruzhenii», Otkrytye informacionnye i komp'juternye integrirovannye tehnologii, No. 64, pp. 84–92.

Jasnij, P., Glad'o, S., Sydor, P. and Semenec', O. (2014), «Doslidzhennja NDS sylovyh konstruktyvnyh elementiv z funkcional'nymy otvoramy za odnovisnogo cyklichnogo roztjagu», Visnyk TNTU, Vol. 75, No. 3, Ternopil', pp. 7–14.

Vasilevskij, E.T., Grebenikov, V.A., Gumennyj, A.M. and Svetlichnyj, S.P. (2007), « Metod analiza harakteristik lokal'nogo NDS pri rastjazhenii plastin s otverstijami», Otkrytye informacionnye i komp'juternye tehnologii, No. 35, Har'kov, pp. 13–29.

Grebenikov, A.M. and Svetlichnyj, S.P. (1998), «Issledovanie ovalizacii otverstij i naprjazhenno-deformirovannogo sostojanija v plastine s ustalostnoj treshhinoj v sisteme ANSYS 5.3», Otkrytye informacionnye i komp'juternye tehnologii, No. 2, Har'kov, pp. 79–95.

Jahno, B.O. (2015), «Chysel'ne modeljuvannja zalyshkovyh napruzhen' i poshkodzhuvanist' pislja dornuvannja tehnologichnyh otvoriv v aviacijnomu splavi D16chT», Visnyk NTUU «KPI», Serija Mashynobuduvannja, No. 1 (73), pp. 96–99.

Timoshenko, A.V., Pimanov, V.V., Babak, A.N. and Korobko, E.N. (2015), «Issledovanie processa dornovanija otverstij v listovyh zagotovkah iz aljuminievogo splava D16chT», Vіsnik NTUU «KPІ», Serіja Mashinobuduvannja, No. 1 (75), pp. 144–150.

Kiva, D.S., Krivov, G.A., Semencov, V.F. and others (2015), «Konstruktivno-tehnologicheskie metody povyshenija ustalostnoj dolgovechnosti jelementov konstrukcii planera samoleta v zone funkcional'nyh otverstij», KVIC, Kiev, 188 p.

Lemaitre, J. and Chaboche, J.L. (1987), Mécanique des matériaux solides, Translation into English, Dunod, Paris.

Cybenko, A.G., Tymoshenko, O.V. and Koval', V.V. (2014), «Metod ocinky poshkodzhuvanosti elementiv konstrukcij pry prostomu navantazhenni», Tezy dopovidej zagal'no universytets'koi' naukovo-tehnichnoi' konferencii' molodyh vchenyh ta studentiv NTUU «KPI», Serija Mashynobuduvannja, Kyi'v, available at: http://mmi-dmm.kpi.ua/nauka/2015/Tezi_stydy_2015.pdf


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Воробьев А.З. Сопротивление усталости элементов конструкций / А.З. Воробьев, Б.И. Олькин, В.Н. Стебенев. – Москва : Машиностроение, 1990. – 240 с.
  2. Пширков В.Ф. Технология выполнения высокоресурсных соединений / В.Ф. Пширков. – М. : Отраслевая библиотека «Технический прогресс и повышение квалификации», 1980. – 170 с.
  3. Гребеников А.Г. Методология интегрированного проектирования и моделирования сборных самолетных конструкций / А.Г. Гребеников. – Х. : Нац. аэрокосм. ун-т «ХАИ», 2006. – 532 с.
  4. Бронз Л.Д. Технология и обеспечение ресурса самолетов / Л.Д. Бронз. – М. : Машиностроение, 1986. –184 с.
  5. Фомичев П.А. Прогнозирование долговечности элементов конструкций с упрочненными отверстиями при регулярном нагружении / П.А. Фомичев, А.В. Заруцкий // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. – 2014. – № 64. – С. 84–92.
  6. Дослідження НДС силових конструктивних елементів з функціональними отворами за одновісного циклічного розтягу / П.Ясній, С.Гладьо, П.Сидор, О.Семенець // Вісник ТНТУ. – Тернопіль. – 2014. – Том 75 (№ 3). – С. 7–14.
  7. Метод анализа характеристик локального НДС при растяжении пластин с отверстиями / Е.Т. Василевский, В.А. Гребеников, А.М. Гуменный, С.П. Светличный // Открытые информационные и компьютерные технологии. – Харьков. – 2007. – № 35. – С. 13–29.
  8. Гребеников А.М. Исследование овализации отверстий и напряженно-деформированного состояния в пластине с усталостной трещиной в системе ANSYS 5.3 / А.М. Гребеников, С.П. Светличный // Открытые информационные и компьютерные технологии. – Харьков. – 1998. – № 2. – С. 79–95.
  9. Яхно Б.О. Чисельне моделювання залишкових напружень і пошкоджуваність після дорнування технологічних отворів в авіаційному сплаві Д16чТ / Б.О. Яхно // Вісник НТУУ «КПІ». Серія : Машинобудування. – 2015. – № 1 (73). – С. 96–99.
  10. Исследование процесса дорнования отверстий в листовых заготовках из алюминиевого сплава Д16чТ / А.В. Тимошенко, В.В. Пиманов, А.Н. Бабак, Е.Н. Коробко // Вісник НТУУ «КПІ». Серія : Машинобудування. – 2015. – № 1 (75). – С. 144–150.
  11. Конструктивно-технологические методы повышения усталостной долговечности элементов конструкции планера самолета в зоне функциональных отверстий / Д.С. Кива, Г.А. Кривов, В.Ф. Семенцов и др. – Киев : КВИЦ, 2015. – 188 с.
  12. Lemaitre J. Mécanique des matériaux solides / J.Lemaitre, J.L. Chaboche ; translation into English [Mechanics of Solid Materials]. – Paris : Dunod, 1987.
  13. Цибенко А.Г. Метод оцінки пошкоджуваності елементів конструкцій при простому навантаженні / А.Г. Цибенко, О.В. Тимошенко, В.В. Коваль // Тези доповідей загально університетської науково-технічної конференції молодих вчених та студентів НТУУ «КПІ». Серія : Машинобудування. – Київ. – 2014 [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://mmi-dmm.kpi.ua/nauka/2015/Tezi_stydy_2015.pdf.




DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2018-1(81)-54-62

Copyright (c) 2018 Олександр Вікторович Тимошенко, Богдан Олегович Яхно, Антон Миколайович Бабак, Дик Куан Фам

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.