Дослідження впливу багатокомпонентного навантаження на тонкостінні конструкції з болтовими з’єднаннями
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154378Ключові слова:
тонкостінна конструкція, болтове з’єднання, напружено-деформований стан, металічне зерносховище, геометрична нелінійністьАнотація
На прикладі тестової задачі досліджуються особливості впливу різних чинників на напружено-деформований стан складених тонкостінних конструкцій із болтовим з’єднанням окремих елементів. Прикладом таких конструкцій є металічні зерносховища – силоси, які складаються із панелей, що з’єднуються болтами. Тестова конструкція містить дві вузьких плоских смуги, з’єднаних внакид. У отвори в цих смугах розміщений болт із попереднім затягуванням. Ураховується тертя і проковзування смуг і болта, контакт бічної поверхні болта і отворів, а також взаємний вплив вигину і розтягування. Таким чином, у моделі враховані геометрична, фізична і структурна нелінійності. Система піддається дії поперечного навантаження, яке прикладене до однієї сторони смуги. Моделюється поетапне навантаження систем. Встановлено, що при навантаженні досліджувана система набуває прогин, який нерівномірно зростає з ростом навантаження. Це зумовлено тим, що на нього впливає і пружна деформація смуг, і взаємне проковзування в зоні з’єднання. При остаточному вибиранні зазору між болтом і отворами в панелях відбувається переважно пружне деформування системи. Після першого розвантаження в системі установлюється залишковий прогин. Також встановлено, що у системі діють поздовжні зусилля, які можуть бути набагато більшими від поперечних сил від навантаження. Характерним є сильний взаємний вплив вигину і розтягування смуги. У результаті досліджень встановлено чинники, що визначають напружено-деформований стан дослідженої системи: геометрична нелінійність, контактна взаємодія, тертя і проковзування, зв’язаність вигину і розтягування. Таким чином, без урахування всіх цих чинників розрахункова модель для подібних тонкостінних конструкцій буде неадекватною, результати розрахунків із її застосуванням матимуть значні похибки, а рекомендації – недостовірними. Здійснені дослідження дають можливість розроблення більш адекватних моделей для аналізу реакції складених тонкостінних конструкцій на дію навантаження
Посилання
- Ayuga, F. (2008). Some unresolved problems in the design of steel cylindrical silos. Structures and Granular Solids, 123–133. doi: https://doi.org/10.1201/9780203884447.ch12
- Carson, J., Craig, D. (2015). Silo Design Codes: Their Limits and Inconsistencies. Procedia Engineering, 102, 647–656. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.01.157
- Eurocode 3. Design of steel structures. Silos (2007). BSI, 122. doi: https://doi.org/10.3403/30047480u
- Tang, G., Yin, L., Guo, X., Cui, J. (2015). Finite element analysis and experimental research on mechanical performance of bolt connections of corrugated steel plates. International Journal of Steel Structures, 15 (1), 193–204. doi: https://doi.org/10.1007/s13296-015-3014-4
- Shi, Y., Wang, M., Wang, Y. (2011). Analysis on shear behavior of high-strength bolts connection. International Journal of Steel Structures, 11 (2), 203–213. doi: https://doi.org/10.1007/s13296-011-2008-0
- Gallego, E., González-Montellano, C., Ramírez, A., Ayuga, F. (2011). A simplified analytical procedure for assessing the worst patch load location on circular steel silos with corrugated walls. Engineering Structures, 33 (6), 1940–1954. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.02.032
- Mohammed, H., Kennedy, J. B. (2009). Fatigue Resistance of Corrugated Steel Sheets Bolted Lap Joints under Flexture. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 14 (4), 242–245. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)sc.1943-5576.0000021
- Hoang, V.-L., Jaspart, J.-P., Tran, X.-H., Demonceau, J.-F. (2015). Elastic behaviour of bolted connection between cylindrical steel structure and concrete foundation. Journal of Constructional Steel Research, 115, 131–147. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2015.08.024
- Guo, X., Zhang, Y., Xiong, Z., Xiang, Y. (2016). Load-bearing capacity of occlusive high-strength bolt connections. Journal of Constructional Steel Research, 127, 1–14. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2016.07.015
- Wang, Y.-B., Lyu, Y.-F., Li, G.-Q., Liew, J. Y. R. (2017). Behavior of single bolt bearing on high strength steel plate. Journal of Constructional Steel Research, 137, 19–30. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2017.06.001
- Zeynali, Y., Samimi, M. J., Mazroei, A., Marnani, J. A., Rohanimanesh, M. S. (2017). Experimental and numerical study of frictional effects on block shear fracture of steel gusset plates with bolted connections. Thin-Walled Structures, 121, 8–24. doi: https://doi.org/10.1016/j.tws.2017.09.012
- Tang, G., Yin, L., Li, Z., Pan, C., Lai, H. (2017). Structural performance of double-wall steel insulation silo with multiple bolted joints. Journal of Constructional Steel Research, 139, 411–423. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2017.09.020
- Hu, F., Shi, G., Shi, Y. (2018). Constitutive model for full-range elasto-plastic behavior of structural steels with yield plateau: Formulation and implementation. Engineering Structures, 171, 1059–1070. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2016.02.037
- Shi, G., Hu, F., Shi, Y. (2016). Comparison of seismic design for steel moment frames in Europe, the United States, Japan and China. Journal of Constructional Steel Research, 127, 41–53. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2016.07.009
- Kanyilmaz, A., Castiglioni, C. A. (2017). Reducing the seismic vulnerability of existing elevated silos by means of base isolation devices. Engineering Structures, 143, 477–497. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.04.032
- Tu, P., Vimonsatit, V. (2017). Silo quaking of iron ore train load out bin – A time-varying mass structural dynamic problem. Advanced Powder Technology, 28 (11), 3014–3025. doi: https://doi.org/10.1016/j.apt.2017.09.012
- Ozolins, O., Kalnins, K. (2017). An Experimental Buckling Study of Column-supported Cylinder. Procedia Engineering, 172, 823–830. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.02.130
- Raeesi, A., Ghaednia, H., Zohrehheydariha, J., Das, S. (2017). Failure analysis of steel silos subject to wind load. Engineering Failure Analysis, 79, 749–761. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2017.04.031
- Atroshenko, O., Bondarenko, O., Ustinenko, O., Tkachuk, M., Diomina, N. (2016). A numerical analysis of non–linear contact tasks for the system of plates with a bolted connection and a clearance in the fixture. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (79)), 24–29. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.60087
- Tkachuk, M., Bondarenko, M., Grabovskiy, A., Sheychenko, R., Graborov, R., Posohov, V. et. al. (2018). Thinwalled structures: analysis of the stressedstrained state and parameter validation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (91)), 18–29. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.120547
- Tkachuk, M. M., Skripchenko, N., Tkachuk, M. A., Grabovskiy, A. (2018). Numerical methods for contact analysis of complex-shaped bodies with account for non-linear interface layers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (95)), 22–31. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.143193
- Tkachuk, M. (2018). A numerical method for axisymmetric adhesive contact based on kalker’s variational principle. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (93)), 34–41. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.132076
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Oleksandr Atroshenko, Mykola Tkachuk, Oleksandr Martynenko, Mykola Tkachuk, Mariia Saverska, Iryna Hrechka, Serhii Khovanskyi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
