Науковий вісник НГУ

Розрахунок довговічності зварних з’єднань у механізмі тюбінгоукладача з використанням цифрових методів

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №3 2024

Останнє оновлення: 08 липня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1302

Authors:

О. В. Панченко*, orcid.org/0000-0002-1664-2871, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

К. С. Заболотний, orcid.org/0000-0001-8431-0169, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (3): 063 - 071

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-3/063

Abstract:

Мета. Розроблення й наукове обґрунтування методології визначення довговічності зварних зєднань під час роботи механізмів тюбінгоукладачів, з урахуванням унікальних умов їхньої експлуатації, зокрема під впливом диверсифікованих типів навантажень.

Методика. У дослідженні були використані як теоретичні підходи до визначення впливу навантажень, так і експериментальні методи. Зокрема в моделюванні напружено-деформованого стану у зварних зєднаннях з виявленням місць концентрації напружень був застосований метод скінченних елементів. Для оцінювання довговічності з’єднань застосували напівемпіричні методи розрахунку, зокрема Hot Spot Stress і Effective Notch Stress, із подальшим порівняльним аналізом отриманих результатів.

Результати. Було визначено, що традиційні рекомендації стосовно вибору параметрів для розрахунку напружень у технічних об’єктах методом Hot Spot Stress не завжди адекватні всім сценаріям навантаження. Запропоновано модифікований підхід до оцінювання довговічності зварних зєднань, в якому інтегровані методи Hot Spot Stress і Effective Notch Stress і врахована специфіка сингулярних концентраторів напружень. На основі аналізу результатів оцінювання забезпечена більша точність у прогнозуванні довговічності зварних конструкцій. Експериментальні дослідження виявили залежність величин напружень, що виникають у зварних швах, від їхніх геометричних параметрів, що дозволило уточнити критерії оцінювання міцності з’єднань за допомогою модифікованого методу Hot Spot Stress і методом Effective Notch Stress.

Наукова новизна. Оскільки традиційні способи вибору параметрів, потрібних для визначення напружень у зварних з’єднаннях методом Hot Spot Stress, не завжди відповідають різним типам навантажень, то виникає потреба в розроблені модифікованого поєднання двох методів, Hot Spot Stress і Effective Notch Stress, що дає можливість адаптувати обчислення до специфіки сингулярних концентраторів напружень у зварних зєднаннях. У цьому й полягає новизна дослідження.

Практична значимість. Результати дослідження можуть бути використані в машинобудуванні для оптимізації проєктів створення зварних конструкцій, підвищення їхньої довговічності й надійності. Пропоновані методики розрахунку дозволяють точніше визначати величини еквівалентних напружень у «гарячих» точках зварних з’єднань і прогнозувати їхню довговічність з огляду на реальні виробничі умови експлуатації обладнання.

Ключові слова: сингулярні концентратори напружень, зварні зєднання, метод Hot Spot Stress, метод Effective Notch Stress, довговічність зварних з’єднань, механізм тюбінгоукладача

References.

1. Samorodov, V., Bondarenko, A., Taran, I., & Klymenko, I. (2020). Power flows in a hydrostatic-mechanical transmission of a mining locomotive during the braking process. Transport Problems, 15(3), 17-28. https://doi.org/10.21307/tp-2020-030.

2. Sabraliev, N., Abzhapbarova, A., Nugymanova, G., Taran, I., & Zhanbirov, Z. (2019). Modern aspects of modeling of transport routes in Kazakhstan. News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, 2019(2), 62-68. https://doi.org/10.32014/2019.2518-170X.39.

3. Naumov, V., Taran, I., Litvinova, Y., & Bauer, M. (2020). Optimizing resources of multimodal transport terminal for material flow service. Sustainability, 12, 6545. https://doi.org/10.3390/su12166545.

4. Nadutyi, V. P., Sukharyov, V. V., & Belyushyn, D. V. (2013). Determination of stress condition of vibrating feeder for ore drawing from the block under impact loads. Metallurgical and Mining Industry, 5(1), 24-26.

5. Pivnyak, G., Samusia, V., Oksen, Y., & Radiuk, M. (2015). Efficiency increase of heat pump technology for waste heat recovery in coal mines. New Developments in Mining Engineering: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 1-4. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/327964391_Efficiency_increase_of_heat_pump_technology_for_waste_heat_recovery_in_coal_mines.

6. Pivnyak, G., Samusia, V., Oksen, Y., & Radiuk, M. (2014). Parameters optimization of heat pump units in mining enterprises. Progressive technologies of coal, coalbed methane and ores mining, 19-24.

7. Ziborov, K., & Fedoriachenko, S. (2014). The frictional work in pair wheel-rail in case of different structural scheme of mining rolling stock. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, 529-535.

8. Ziborov, K., & Fedoriachenko, S. (2015). On influence of additional members’ movability of mining vehicle on motion characteristics. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 237-241.

9. Zabolotnyi, K., Zhupiiev, O., Panchenko, O., & Tipikin, A. (2020). Development of the concept of recurrent metamodeling to create projects of promising designs of mining machines. E3S Web of Conferences,  201, 01019. https://doi.org/10.1051/e3sconf/ 202020101019.

10. Zabolotny, K., & Panchenko, E. (2010). Definition of rating loading in spires of multilayer winding of rubberrope cable. New Techniques and Technologies in Mining, 223-229. https://doi.org/10.1201/b11329-38.

11. Zabolotnyi, K., Panchenko, O., Zhupiiev, O., & Haddad, J. S. (2019). Justification of the algorithm for selecting the parameters of the elastic lining of the drums of mine hoisting machines. E3S Web of Conferences, 123, 01021. https://doi.org/10.1051/e3sconf/ 201912301021.

12. Zabolotnyi, K., Panchenko, O., & Zhupiiev, O. (2019). Development of the theory of laying a hoisting rope on the drum of a mining hoisting machine. E3S Web of Conferences, 109, 00121. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900121.

13. Zabolotnyi, K., Panchenko, O., & Zhupiiev, O. (2022). Modelling of Stress-Strain State of The One Leaver Tunnel Erector. 5 ^th International Scientific and Technical Internet Conference “Innovative development of resource-saving technologies and sustainable use of natural resources”, Petroșani, Romania, (pp. 230-232). Retrieved from https://www.upet.ro/cercetare/manifestari/Ukraine_2022_Book_of_Abstracts.pdf.

14. Shkut, A. P. (2023). Methodology for service life evaluation of screens welded structures. Journal of Engineering Sciences (Ukraine), 11(1), D10–D18. https://doi.org/10.21272/jes.2024.11(1).d2.

15. Håkansson, J., Zhu, J., Barsoum, I., & Khurshid, M. (2023). Fatigue strength assessment of cover plate joints subjected to axial and bending loading. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 46, 1947-1968. https://doi.org/10.1111/ffe.13975.

16. Hobbacher, A. F. (2016). IIW Collection: Recommendations for Fatigue Design of Welded Joints and Components. Springer International Publishing.

17. Liang, G., Hou, C., & Tan, Q. (2024). Fatigue assessment of CFST joints using the effective notch stress approach. Journal of Constructional Steel Research, 214, 108445. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2023.108445.

18. Wu, W., Veljkovic, M., Kolstein, H., Pijpers, R., & Maljaars, J. (2024). Fatigue behaviour of root crack in stiffener-to-deck plate weld at crossbeam of orthotropic bridge decks. Engineering Structures, 306, 117710. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2024.117710.

19. Köckritz, J., Fürstner, T., Szlosarek, R., & Kröger, M. (2024). Fatigue behavior and numerical assessment of welded aluminum EN AW 7020 tube joints under multiaxial loading. Procedia Structural Integrity, 54, 423-430. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2024.01.102.

20. Ripsch, B., Gabriel, G., Gericke, A., & Henkel, M.-K. (2024). Investigations on the infuence of angular and linear misalignment on the fatigue strength of HFMItreated structural steel butt joints. Welding in the World. https://doi.org/10.1007/s40194-024-01728-2.

21. Hanji, T., Tateishi, K., Rabsel, N., & Shimizu, M. (2024). Structural hot-spot stress approach for toe cracking from plate edge of load-carrying welded attachment. Welding in the World. https://doi.org/10.1007/s40194-024-01724-6.

22. Soligo, M., Campagnolo, A., Meneghetti, G., & Yıldırım, H.C. (2024). Misalignment factors to affect the fatigue of welded load-carrying joints. International Journal of Fatigue, 178(2024), 107996. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2023.107996.

23. Wei, S., Shi, X., Wei, S., Xia, H., Zhou, G., Masoudi Nejad, R., & Berto, F. (2023). Fatigue performance assessment of thick TIG-Dressing cruciform welded joints made by Q355D structural steel. Journal of Materials Research and Technology, 27, 5977-5993. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.11.037.

24. Fass, M., Hecht, M., Baumgartner, J., & Bauer, N. (2023). Evaluation of the approach based on the maximum principal stress from the IIWRecommendation for welded joints under proportional, multiaxial stress states. Welding in the World, 67, 2323-2332. https://doi.org/10.1007/s40194-023-01571-x.

• < Попередня
• Наступна >