Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием "ANSYS®Mechanical" для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации Научное обозрение. Раздел I. Научные и

Ванюхин Сергей Михайлович

магистрант, направление «Технология машиностроения», Арзамасский Политехнический Институт (филиал Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева), г. Арзамас sergofan2009@mail. ru

Ломакин Сергей Николаевич

магистрант, направление «Технология машиностроения», Арзамасский Политехнический Институт (филиал Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева), г. Арзамас sergh. lomakin. 85@mail. ru

Гришин Александр Иванович

магистрант, направление «Технология машиностроения», Арзамасский Политехнический Институт (филиал Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева), г. Арзамас Alesandrgisin0859@gmail. ru

Шурыгин Алексей Юрьевич

кандидат технических наук, доцент, кафедра «Технология машиностроения», Арзамасский Политехнический Институт (филиал Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева), г. Арзамас ashurigin@hotbox. ru

УДК 620.172/.178.2

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 сследования. 2019. № 1. ID 159

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ СОЕДИНЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ «ANSYS®MECHANICAL» ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ

В статье рассматривается разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHAMCAL» для определения прочностных характеристик и усталостной прочности. Геометрические модели соединений, имеющих формат 3D импортируются в расчетную систему ANSYS®Mechanical

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации Научное обозрение. Раздел I. Научные и

для проведения статического анализа. Деталям исследуемых моделей определены свойства материала.

Узлы и элементы, сгенерированные в моделях, составляют сетку конечных элементов. Определяются контактные взаимодействия. Задаются закрепления и нагружения моделей, максимально приближенные к физически проведенным экспериментам. Для определения усталостной прочности деталей соединения к проекту подключается модуль расчета усталостной прочности.

Разработанные конечно-элементные модели соединений могут использоваться с целью определения характеристик и усталостной прочности при поверочном расчете вновь создаваемых соединений и уточнении ресурса используемых.

Ключевые слова: конечно-элементная модель, расчетная система ANSYS®Mechanical, модуль расчета усталостной прочности.

Проектирование и расчет различных типов соединенийдеталей машин производится в соответствии с указаниями, изложенными в нормативных документах и в специальной литературе по деталям машин. При этом назначаются размеры деталей соединений в зависимости от предполагаемых условий нагружения.Неравномерность распределения нагрузок оказывает существенное влияние на работоспособность соединений и не учитывается в расчетах. Это показывает, что для уточненного расчета деталей соединений следует использовать современные методы численного моделирования с использованием систем конечно-элементного анализа.

Объектом исследования являются геометрические модели деталей шлицевого и клинового соединений, имеющих формат 3D (*.stp) которые импортированы в расчетную систему ANSYS®Mechanical для проведения статического анализа. Деталям исследуемых моделей определены свойства конструкционной стали 40X: плотность - 7,85-10"6kg mm-3; модуль Юнга - 210 МПА; коэффициент Пуассона - 0,3.

Узлы и элементы, сгенерированные в моделях, в совокупности составляют сетку конечных элементов. Для создания конечно-элементных моделей, шлицевого и клинового соединений, использованы следующие типы конечных элементов: Tet10, Hex20, Wed15, Pyr13.B качестве метода создания конечно-элементных моделей на телах принимается Multi Zone.

Определение контактных поверхностей и современные алгоритмы позволяют быстро и точно смоделировать взаимодействие [1]. Для моделирования контактного взаимодействия множества деталей исследуемых

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 сследования. 2019. № 1. ID 159

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.ru

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск ^D-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел I. Научные исследования. 2019. № 1. ID 159

моделейиспользован контакт без разделения (NoSeparation)- для моделирования скользящих беззазорных соединений, например, осей во втулках, направляющих и т.п. Скольжение в контакте ничем не ограничено, зазор не допускается.

Правильное задание закрепления и нагружения моделей позволяет получить результаты, максимально приближенные к физически проведенным экспериментам [2]. Для моделирования закрепления и нагружений деталей в конструкциях шлицевого и клинового соединений использованы приведенные ниже типы нагрузок и граничных условий.

Для моделирования закрепления использовано граничное условие - «Fixed Support» ограничивающая для указанных поверхностей степени свободы x, y, z, rotx, roty и rotz.

Для исследования характера изменения напряженного состояния деталей шлицевого соединения при приложении рабочей нагрузки к зубчатому колесу прикладывается момент величиной 200 Нм.

Анализ результатов исследования (рисунок1) показывает, что в деталях шлицевого соединения, возникают значительные напряжения, неравномерные по длине контактирующих поверхностей деталей соединения, что не учитывается при выполнении их проверочных расчетов по формулам сопротивления материалов.

Рис.1. Рассчитанные эпюры напряжений, возникающие в деталях шлицевого соединения при приложении момента 200Нм

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел I. Научные исследования. 2019. № 1. ID 159

Для исследования характера изменения напряженного состояния деталей шлицевого соединения, при приложении рабочего диапазона нагрузок, с использованием программного комплекса ANSYS®Mechanical разработанная выше конечно-элементная модель исследуется со следующими параметрами: рабочие моменты изменяются в диапазоне от 200 до 1300 Нм.

Результаты исследования напряжений в деталях шлицевого соединения «Колесо» и «Вал» при изменении момента от 200Нм до 1300Нм приведены в таблице1.

Таблица 1. Напряжение в деталях шлицевого соединения при изменении момента

от 200Нм до 1300Нм

Момент нагрузки, Нм 200 300 500 900 1100 1300

Напряжения на детали «Зубчатое колесо», МПа 57 84 141 255 311 368

Напряжения на детали «Вал шлицевой», МПа 89 134 224 403 493 582

На рисунке 2 приведены график зависимости напряжений в деталях шлицевого соединения при изменении момента от 200Нм до 1300Нм.

1- деталь «Зубчатое колесо»; 2 - деталь «Вал шлицевой»

Рис.2. График зависимости коэффициентов запаса прочности деталей шлицевого соединения при изменении момента нагрузки

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации Научное обозрение. Раздел I. Научные и

Рассчитанные коэффициенты запаса прочности деталей шлицевого соединения в зависимости от момента нагрузки от 200Нм до 1300Нм приведены вна рисунке 3.

Рис. 3. График зависимости коэффициентов запаса прочности деталей шлицевого соединения при изменении момента от 200Нм до 1300Нм

Полученные графики зависимостей напряжений и коэффициентов запаса прочности деталей шлицевого соединения при изменении момента нагрузки следует использовать при поверочном расчете вновь создаваемых соединений и уточнении ресурса используемых.

Для рассматриваемой конструкции шлицевого соединения при заданных внешних воздействиях получено решение статической задачи. Для определения усталостной прочности деталей шлицевого соединения к проекту подключается модульрасчета усталостной прочности.

Рассчитанные эпюры распределения параметра «Stress Life» при приложении нагрузки в виде момента величиной 200 Нм приведены на рисунке 4.

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 сследования. 2019. № 1. ID 159

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел I. Научные исследования. 2019. № 1. ID 159

Рис. 4.Рассчитанные эпюры распределения параметра «StressLife» при приложении нагрузки

в виде момента величиной 200 Нм

Для исследования усталостной прочности деталей шлицевого соединения, при приложении рабочего диапазона нагрузок, с использованием программного комплекса ЛК8У8®МееЬатеа1 разработанная выше конечно-элементная модель исследуется со следующими параметрами: рабочие моменты изменяются в диапазоне от 200 до 1300 Нм.

Результаты исследования количества циклов нагружения, выдерживаемых шлицевым валом и зубчатым колесом (параметр «Б^еББЫГе») при изменении момента от 200Нм до 1300Нм, приведены в таблице 2.

Таблица 2. Количество циклов нагружения, выдерживаемых деталями шлицевого соединения при изменении момента от 200Нм до 1300Нм

Момент нагрузки, Нм 200 300 500 900 1100 1300

Количество циклов детали «Вал шлицевой», шт >1млн >1млн 220320 24814 12302 7200

Количество циклов детали «Зубчатое колесо», шт >1млн >1млн >1млн 327230 131710 71584

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел I. Научные исследования. 2019. № 1. ID 159

На рисунке 5 приведен график зависимостей количества циклов нагружения, выдерживаемых деталями шлицевого соединения (параметр «StressLife») при изменении момента от 200Нм до 1300Нм.

Кол-во циклов

1- деталь «Зубчатое колесо»; 2 - деталь «Вал шлицевой»

Рис.5. График зависимостей количества выдерживаемых циклов деталями шлицевого соединения при изменении момента нагрузки

Полученные графики зависимостей количества циклов нагружения, выдерживаемых деталями шлицевого соединения при изменении момента нагрузки, следует использовать при поверочном расчете вновь создаваемых шлицевых соединений и уточнении ресурса используемых.

Разработанные конечно-элементные модели шлицевых соединений с целью определения прочностных характеристик и усталостной прочности могут использоваться при поверочном расчете вновь создаваемых соединений и уточнении ресурса используемых.

Для исследования характера изменения напряженного состояния деталей клинового соединения при приложении тяговой силы в диапазоне от 500кН до 1000кН к хвостовику протяжки прикладывается граничное условие Force.

Анализ результатов исследования (рисунокб) показывает, что в деталях клинового соединения, возникают значительные напряжения, неравномерные по длине контактирующих поверхностей деталей соединения, что не учитывается

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел I. Научные исследования. 2019. № 1. ID 159

при выполнении их проверочных расчетов по формулам сопротивления материалов.

в)

г)

Рис.6. Эпюры напряжений, возникающие в деталях (а) клинового соединения: «Втулка»(б),

«Клин» (в) «Хвостовик» (г)

Для исследования характера изменения напряженного состояния деталей клинового соединения, при приложении рабочего диапазона нагрузок, с использованием программного комплекса ANSYS®Mechanical разработанная выше конечно-элементная модель исследуется со следующими параметрами: тяговая сила изменяется в диапазоне от 500кН до 1000кН.

Результаты исследования напряжений деталей «Втулка», «Клин» и «Хвостовик» при изменении тяговой силы от 500кН до 1000кН и соответствующие коэффициенты запаса прочности приведены в таблицах 3 и 4.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.ru

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск ^D-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел I. Научные исследования. 2019. № 1. ID 159

Таблица 3. Напряжения в деталях клинового соединения при изменении тяговой силы

от 500кН до 1000кН

Тяговая сила, кН 500 600 700 800 900 1000

Напряжения в детали «Втулка», МПа 134 161 188 215 242 269

Напряжения в детали «Клин», МПа 76 92 106 122 137 153

Напряжения в детали «Хвостовик», МПа 96 116 135 155 174 194

На рисунках7 и 8 приведены графики зависимости напряжений и коэффициентов запаса прочности деталей «Втулка», «Клин» и «Хвостовик» при изменении тяговой силы от 500кН до 1000кН.

Коэффициент запаса - величина, показывающая способность конструкции выдерживать прилагаемые к ней нагрузки выше расчётных. Наличие запаса прочности обеспечивает дополнительную надёжность конструкции, чтобы избежать катастрофы в случае возможных ошибок проектирования, изготовления или эксплуатации.

1 - деталь «Втулка»; 2 - деталь «Клин»; 3 - деталь «Хвостовик»

Рис.7. График зависимости напряжений в деталях «Втулка», «Клин» и «Хвостовик» при

изменении тяговой силы от 500кН до 1000кН

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.ru

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск ^D-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел I. Научные исследования. 2019. № 1. ID 159

Таблица 4. Коэффициент запаса прочности деталей «Втулка», «Клин» и «Хвостовик» при изменении тяговой силы от 500кН до 1000кН

Момент нагрузки, кН 500 600 700 800 900 1000

Коэффициент запаса прочности детали «Втулка» 4,9 4,0 3,5 3,0 2,7 2,4

Коэффициент запаса прочности детали «Клин» 8,6 7,1 6,1 5,3 4,7 4,2

Коэффициент запасапрочности детали «Хвостовик» 6,8 5,6 4,8 4,2 3,7 3,4

Полученные графики зависимостей напряжений и коэффициентов запаса прочности деталей клинового соединения при изменении тяговой силы следует использовать при поверочном расчете вновь создаваемых соединений и уточнении ресурса используемых.

Для рассматриваемой конструкции клинового соединения с учетом внешних воздействий получено решение статической задачи, после чего добавляется модуль расчета усталостной прочности.

500 600 700 800 900 1000

1 - деталь «Втулка»; 2 - деталь «Клин»; 3 - деталь «Хвостовик»

Рис.8. График зависимости коэффициентов запаса прочности деталей «Втулка», «Клин» и «Хвостовик» при изменении тяговой силы

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел I. Научные исследования. 2019. № 1. ID 159

Эпюры распределения параметра «Life», клинового соединения, приведены на рисунке 9.

возникающие в деталях

в)

г)

Рис.9.Эпюры распределения параметра «Life» возникающие в деталях (а) клинового соединения: «Втулка»(б), «Клин» (в) «Хвостовик» (г)

Для исследования усталостной прочности деталей клинового соединения, при приложении рабочего диапазона нагрузок, с использованием программного комплекса ANSYS®Mechanical разработанная выше конечно-элементная модель исследуется со следующими параметрами: тяговые силы изменяются в диапазоне от 500кН до 1000кН.

Результаты исследования количества циклов, выдерживаемых деталями клинового соединения (параметр «StressLife») при изменении тяговой силы от 500кН до 1000кН, приведены в таблице 5.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.ru

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск ^D-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел I. Научные исследования. 2019. № 1. ID 159

Таблица 5. Количество циклов, выдерживаемых деталями клинового соединения (параметр «StressLife») при изменении тяговой силы от 500кН до 1000кН

Тяговая сила, кН 500 600 700 800 900 1000

Количество циклов детали «Втулка»,шт 109570 56190 31920 19587 13085 9203

Количество циклов детали «Клин», шт 1000000 703720 289700 155610 101500 68970

Количество циклов детали «Хвостовик», шт 512510 186750 106750 65758 42492 28870

На рисунке 10 приведен график зависимости количества выдерживаемых циклов деталями клинового соединения (параметр «Stress Life») при изменении тяговой силы от 500кН до 1000кН.

Кол-во циклов

1 - деталь «Втулка»; 2 - деталь «Клин»; 3 - деталь «Хвостовик»

Рис.10. График зависимости количества выдерживаемых циклов деталями клинового соединения (параметр «StressLife») при изменении тяговой силы от 500кН до 1000кН

Полученные графики зависимостей зависимости количества выдерживаемых циклов деталями клинового соединения (параметр «З^еээЫГе») при изменении тяговой силы от 500кН до 1000кН следует использовать при

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.ru

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск ^D-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел I. Научные исследования. 2019. № 1. ID 159

поверочном расчете вновь создаваемых клиновых соединении и уточнении ресурса используемых.

Список использованных источников

1. Основы работы в ANSYS 17 / Н. Н. Федорова, С. А. Вальгер, М. Н. Данилов, Ю. В. Захарова. М.: ДМК Пресс, 2017. 210 с.

2. Иванов Д.В., Доль А.В. Введение в AnsysWorkbench: учеб.-метод. пособие для студентов естественно-научных дисциплин. Саратов:Амирит, 2016. - 56 с.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal. ru

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации Научное обозрение. Раздел I. Научные и

Vanyukhin Sergey

graduate student, Arzamas Polytechnic Institute (branch of R. E. Alekseev Nizhny Novgorod State Technical University), Arzamas

Lomakin Sergey

graduate student, Arzamas Polytechnic Institute (branch of R. E. Alekseev Nizhny Novgorod State Technical University), Arzamas

Grishin Alexander

graduate student, Arzamas Polytechnic Institute (branch of R. E. Alekseev Nizhny Novgorod State Technical University), Arzamas

Shurygin Alexey

Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Department Engineering Technology, Arzamas Polytechnic Institute (branch of R. E. Alekseev Nizhny Novgorod State Technical University), Arzamas

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск ^D-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 сследования. 2019. № 1. ID 159

DEVELOPMENT AND RESEARCH OF FINITE ELEMENT MODELS OF DIFFERENT CONNECTION TYPES USING "ANSYS®MECHANICAL" TO DETERMINE THEIR STRENGTH AND FATIGUE STRENGTH

CHARACTERISTICS

The article deals with the development and research of finite element models of various types of compounds using "ANSYS®MECHANICAL". The purpose of the research is to determine the strength characteristics and fatigue strength. 3D format (*.stp) compounds geometrical models are imported into ANSYS®Mechanical calculation system for static analysis. The material properties are assigned to the details of the studied models.

The nodes and elements that are generated in the models form a finite element grid. Contact interactions are defined. Fixing and loading of models which are as approximate close as possible to physically carried out experiments are set. To determine the connection parts fatigue strength, the calculation module is connected to the project.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ www.srjournal.ru

Разработка и исследование конечно-элементных моделей различных типов соединений с использованием «ANSYS®MECHANICAL» для определения их прочностных характеристик и усталостной прочности [Электронный ресурс] / С. М. Ванюхин, С. Н. Ломакин, А. И. Гришин, А. Ю. Шурыгин // Научное обозрение: электрон. журн. - 2019. - № 1. - 1 электрон. опт. диск ^D-ROM). Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 Мгц; 128 Мб; 10 Мб; Windows XP/Vista/7/8/10; Acrobat 6 x.

ISSN: 2500-4212. Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 67083 от 15.09.2016 Научное обозрение. Раздел I. Научные исследования. 2019. № 1. ID 159

The developedfinite-element models of compounds can be used to determine the characteristics and fatigue strength in the verification calculation of newly created compounds and resource refinement of already used compounds.

Keywords: finite element model, ANSYS®Mechanical calculation system, fatigue strength calculation module.

© АНО СНОЛД «Партнёр», 2019 © Ванюхин С. М., 2019 © Ломакин С. Н., 2019 © Гришин А. И., 2019 © Шурыгин А. Ю., 2019

Учредитель и издатель журнала:

RiFTl i:P"

Hjfyn-Е.П

E-mail: [email protected] О журнале

S Журнал имеет государственную регистрацию СМИ и ему присвоен международный стандартный серийный номер ISSN.

S Материалы журнала включаются в библиографическую базу данных научных публикаций российских учёных Российский индекс научного цитирования (РИНЦ).

S Журнал является официальным изданием. Ссылки на него учитываются так же, как и на печатный труд.

S Редакция осуществляет рецензирование всех поступающих материалов, соответствующих тематике издания, с целью их экспертной оценки.

S Журнал выходит на компакт-дисках. Обязательный экземпляр каждого выпуска проходит регистрацию в Научно-техническом центре «Информрегистр».

S Журнал находится в свободном доступе в сети Интернет по адресу: www.srjournal.ru. Пользователи могут бесплатно читать, загружать, копировать, распространять, использовать в образовательном процессе все статьи.

Прием заявок на публикацию статей и текстов статей, оплата статей осуществляется через функционал Личного кабинета сайта издательства "Партнёр" (www.anopartner.ru) и не требует посещения офиса.