Аналіз напруг затиснутих кромок в сталі Н-13

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217845

Ключові слова:

напруження затиснутих кромок, модальний аналіз, динамічна характеристика, затискна система, модальні напруження

Анотація

Динамічна поведінка при напруженні затиснутих кромок конструкцій досі недостатньо вивчена; крім того, затиснуті конструкції пов'язані з невизначеністю. У даній роботі представлено чисельне і аналітичне дослідження напруженого стану затиснутих кромок під дією навантаження, створюваного стружкорізним інструментом на заготовку. Проаналізовано затискну систему, виготовлену зі сталі Н-13 і оброблювану заготовку зі сталі AISI 8620. Максимальне напруження затиснутих кромок аналізується за допомогою динамічної характеристики, розглядаючи оброблювану деталь як консольну балку, за допомогою визначальних співвідношень, а також рівнянь сумісності. Центральне диференціальне рівняння руху приводить нас до визначення модальних напружень, які є основною характеристикою конструкції і які також розподіляються в ній. Після визначення модального напруження, а також максимальної амплітуди на вільному кінці оброблюваного зразка можна розрахувати максимальне напруження затиснутих кромок, що виникає між зразком і затискною системою. Нарешті, виконується чисельний аналіз затискної губки для дискретизованої системи і аналізується окремо з використанням методу кінцевих елементів. Напруження затиснутих кромок оцінюються за допомогою модального дослідження з використанням набору чисельного моделювання для підтвердження аналітично оціненого модального напруження. Отримані результати показують, що напруження затиснутих кромок в затискний системі значно впливає на конструктивні параметри конструкції. Тому повне знання динамічних характеристик затискної системи призведе до поліпшення проектування конструкцій з можливістю використання різних матеріалів для однієї і тієї ж мети

Спонсори дослідження

  • The authors gratefully acknowledge the financial support from the Mexican government by the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. Authors acknowledge partial support projects 20201964
  • 20200930 and 20200305
  • as well as an EDI grant
  • all by SIP/IPN.

Біографії авторів

Carlos de la Cruz Alejo, National Polytechnic Institute Santa Ana ave., Mexico City, Mexico, 1000

PhD, Professor

Department of Mechanical Engineering

Higher School of Mechanical and Electrical Engineering

Christopher R. Torres-San Miguel, National Polytechnic Institute Lindavista ave., México City, Mexico, 07738

PhD, Professor

Department of Mechanical Engineering

Postgraduate Studies and Research Section

Juan Paredes-Rojas, National Polytechnic Institute Ticomán, Mexico City, Mexico, 07340

PhD, Professor

Mexican Center for the Cleanest Production

Fernando E. Ortiz-Hernández, National Polytechnic Institute Santa Ana ave., Mexico City, Mexico, 1000

MsC.

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Bokaian, A. (1988). Natural frequencies of beams under compressive axial loads. Journal of Sound and Vibration, 126 (1), 49–65. doi: https://doi.org/10.1016/0022-460x(88)90397-5
  2. Hou, Z., Xiao, D., Wu, X., Dong, P., Chen, Z., Niu, Z., Zhang, X. (2010). Effect of Axial Force on the Performance of Micromachined Vibratory Rate Gyroscopes. Sensors, 11 (1), 296–309. doi: https://doi.org/10.3390/s110100296
  3. Gillich, G.-R., Furdui, H., Abdel Wahab, M., Korka, Z.-I. (2019). A robust damage detection method based on multi-modal analysis in variable temperature conditions. Mechanical Systems and Signal Processing, 115, 361–379. doi: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2018.05.037
  4. Du, X., Wang, L., Li, A., Wang, L., Sun, D. (2017). High Accuracy Resonant Pressure Sensor With Balanced-Mass DETF Resonator and Twinborn Diaphragms. Journal of Microelectromechanical Systems, 26 (1), 235–245. doi: https://doi.org/10.1109/jmems.2016.2632108
  5. Hu, Y., Xue, H., Hu, H. (2007). A piezoelectric power harvester with adjustable frequency through axial preloads. Smart Materials and Structures, 16 (5), 1961–1966. doi: https://doi.org/10.1088/0964-1726/16/5/054
  6. Blevins, R. D., Plunkett, R. (1980). Formulas for Natural Frequency and Mode Shape. Journal of Applied Mechanics, 47 (2), 461–462. doi: https://doi.org/10.1115/1.3153712
  7. Zhou, P., Hu, Y., Zhang, X. (2005). Based on ANSYS modal analysis for gas compressor disc. Machinery Design & Manufacture, 6, 61–62.
  8. Ren, W.-X., Chen, G., Hu, W.-H. (2005). Empirical formulas to estimate cable tension by cable fundamental frequency. Structural Engineering and Mechanics, 20 (3), 363–380. doi: https://doi.org/10.12989/sem.2005.20.3.363
  9. Yesilce, Y., Demirdag, O. (2008). Effect of axial force on free vibration of Timoshenko multi-span beam carrying multiple spring-mass systems. International Journal of Mechanical Sciences, 50 (6), 995–1003. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2008.03.001
  10. Carpinteri, A., Malvano, R., Manuello, A., Piana, G. (2014). Fundamental frequency evolution in slender beams subjected to imposed axial displacements. Journal of Sound and Vibration, 333 (11), 2390–2403. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2014.01.018
  11. Zui, H., Shinke, T., Namita, Y. (1996). Practical Formulas for Estimation of Cable Tension by Vibration Method. Journal of Structural Engineering, 122 (6), 651–656. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)0733-9445(1996)122:6(651)
  12. Gellert, M., Gluck, J. (1972). The influence of axial load on eigen-frequencies of a vibrating lateral restraint cantilever. International Journal of Mechanical Sciences, 14 (11), 723–728. doi: https://doi.org/10.1016/0020-7403(72)90010-0

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

de la Cruz Alejo, C., Torres-San Miguel, C. R., Paredes-Rojas, J., & Ortiz-Hernández, F. E. (2020). Аналіз напруг затиснутих кромок в сталі Н-13. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7 (108), 14–20. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217845

Номер

Том 6 № 7 (108) (2020): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Carlos de la Cruz Alejo, Christopher R. Torres-San Miguel, Juan Paredes-Rojas, Fernando E. Ortiz-Hernández

Creative Commons License

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.