Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: XXXV Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 18 декабря 2017 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Архитектура, Строительство

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Корягина И.Е. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БОЛТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ КЛАССА ТОЧНОСТИ C // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. XXXV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 24(35). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/24(35).pdf (дата обращения: 29.03.2024)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 1 голос
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БОЛТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ КЛАССА ТОЧНОСТИ C

Корягина Ирина Евгеньевна

студент 3 курса,  кафедра строительства и городского хозяйства БГТУ им. Шухова,

РФ, г. Белгород

Солодов Николай Владимирович

научный руководитель,

канд. техн. наук, доц. БГТУ им. Шухова,

РФ, г. Белгород

В болтовых соединениях затруднительна оценка работы стали на смятие. В связи с этим предполагается выполнить экспериментально исследование смятия болтового соединения на физической модели [4-7].

Физическое моделирование болтового соединения позволяет заменить реальный узел более простой моделью, способной имитировать аналогичные параметры в действительности.

При испытании физической модели болтового соединения можно реализовать существенно большее вмятие цилиндра в кромку пластины в отверстии и получить более наглядную картину процесса деформирования, включая зоны максимальных пластических деформаций. На образцах реальных болтовых соединений такие результаты получить затруднительно.

Для физического моделирования процесса смятия в болтовом соединении [1] был изготовлен опытный образец и оснастка. Общий вид испытуемой модели изображен на рис. 1.

В комплект испытуемого образца  входило:

  • две пластины (с полуотверстиями 14 мм) из стали класса C235, с размерами 100×120 толщиной 5 мм;
  • стальной цилиндр ø 24 мм, класса точности C [2];
  • оснастка прямоугольной формы, с размерами 100×200×100 мм.

 

Рисунок 1. Металлическая оснастка с образцами для испытания

 

При помощи фрезеровки в оснастке были сделаны два вертикальных паза.

В полуотверстия пластин размещаются стальные цилиндры, что позволяет при испытаниях передать нагрузку  на кромку отверстия.

Для фиксирования пластин в оснастке, в отверстиях между пластиной и зажимами, были добавлены специальные металлические вставки.

Перед началом испытания каждую из пластин фиксируют четырьмя болтами.

Нагрузка на образцы передавалась при помощи гидравлического пресса. К прессу подсоединен компьютер, который позволяет задавать скорость нагружения и контролировать величину нагрузки. По завершению испытаний был получен результат в виде  диаграммы «нагрузка – перемещение».

Процесс нагружения моделей при помощи предлагаемой оснастки существенно более прост, чем нагружение образца реального болтового соединения.

Образец испытания  подвергались воздействию сжимающей нагрузки. Установка позволяет в широком диапазоне варьировать скорость нагружения.

Нагружение образцов производили ступенями величиной . Для проработки пластических деформаций на каждой ступени образец выдерживался в течение нескольких минут. Разгрузка образца на промежуточных ступенях не выполнялась.

Расчетную величину предельной нагрузки определяли в соответствии с нормами [3] по формуле:

                                              (1)

2 – количество пластин, воспринимающих нагрузку от испытательной установки, в одном испытании;

Rbp – расчетное сопротивление стали смятию, принятое по стали пластин опытных образцов в соответствии с требованиями норм;

d – диаметр стальных цилиндров, моделирующих тело болта;

t – толщина пластин опытных образцов;

γb – коэффициент условии работы болта в соединении, принятый как для одноболтового соединения.

 

Рисунок 2. Образец после испытаний в оснастке

 

В ходе выполнения эксперимента были получены результаты о несущей способности и деформативности при работе на смятие.

При нагрузке 70 кН видимых изменений не выявлено. Деформирование пластины началось при нагрузке 180 кН, потеря устойчивости произошла при нагрузке 321 кН.

После потери устойчивости пластины загружение было прекращено.

При испытании на начальной стадии диаграммы нагружения модели болтового соединения наблюдается участок выбора зазоров, который обусловлен разницей диаметров испытательного цилиндра и отверстия в пластине.

 

Рисунок 3. Диаграмма работы болтового соединения  

 

На диаграмме участок «А-Б» близок к прямой линии. Величина перемещений за счет смятия в образцах составила около 2  мм.

На участке «Б-В» возникает стадия упруго-пластической работы, график испытаний отклоняется от прямопропорциональной зависимости. На конце участка «Б-В» величина перемещений составляла около 12,5 мм. При этом пластина от смятия деформировались не только вдоль вертикальной оси образца, но и в направлении толщины. Это привело к увеличению площади контакта в системе «пластина-болт» и улучшило условия работы стали в окрестности кромки отверстия под болтом.

В работу на восприятие локальной нагрузки включалась, таким образом, несколько большая область материала пластин. Формально это можно трактовать как возрастание способности образцов воспринимать приращение нагрузки.

К этому же эффекту должна была приводить и проработка пластических деформаций в наиболее нагруженных кромках. Переход в работе стали в этой зоне за площадку текучести и далее на участок стадии самоупрочнения также увеличил осевую жесткость образцов. К моменту завершения испытаний общие деформации образцов составили около 15,5 мм. А величина напряжений, найденная из нормативной формулы [1], оказалась равной:

                                           (2)

Как видно из сравнения величин напряжений смятия с Rbp = 47,5 кН/см2 [1], в испытаниях достигнуты существенно большие сопротивления смятию, чем это дано в действующих нормах. Однако достигнуты столь значительные величины сопротивления смятию только в результате развития значительных деформаций (перемещений). Это делает невозможным их практическое использование при проектировании.

При отказе пластины по потере устойчивости в испытании, предел прочности модели болтового соединения достигается при деформациях в пределах 17 мм, нагрузка была равна 321 кН.

 

Список литературы:

  1. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81.
  2. ГОСТ 1759.1-82. Болты, винты, шпильки, гайки и шурупы. Допуски. Методы контроля размеров и отклонений формы и расположения поверхностей  -  Введ.01.01.1983. – М.: издательство стандартов , 2006г. – 26стр
  3. ГОСТ 23118-2012. Конструкции стальные строительные. Общие технические условия
  4. Солодов Н.В., Иванов И.В., Шарик А.В. Анализ предельной деформативности болтового соединения по условию смятия // Сб. науч. трудов международной научно-технической конференции «Региональные энергосберегающие конструкции, здания и сооружения в строительстве и коммунальном хозяйстве». Ч.1. Белгород: Изд. БелГТАСМ – 2003. C. 242-247.
  5. Солодов Н.В., Шевченко А.В., Алейников М.В. Напряженно-деформированное состояние болтового соединения в упруго-пластической стадии // Промышленное и гражданское строительство. 2007. №8. C. 33-35.
  6. Солодов Н.В., Шевченко А.В., Алейников М.В. Решение контактной задачи в упруго-пластической стадии для болтового соединения // Сб. докл. междунар. науч.-практич. конференции «Научные исследования, нано системы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии». Белгород. 2007. Ч.3. C. 163-166.
  7. Солодов Н.В., Шевченко А.В., Алейников М.В. Решение контактной задачи методом теории пластичности // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, сб. науч. тр. Вып. 10. Белгород. 2005. C. 474-477.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 1 голос
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.