Применение метода конечных элементов при расчете сварного корпуса гидроамортизатора

Цель исследования. В статье рассматривается применение различных методов расчёта напряжённо-деформированного состояния сварного корпуса гидроамортизатора. Целью исследования является уста-новление оптимальных методов расчёта напряжённо-деформированного состояния сварных конструкций, работающих под давлением, обеспечивающих возможность рационального проектирования изделий при минимальном расходе материала с заданным коэффициентом запаса прочности.

Методы. В настоящее время нет достоверных методов расчёта, отражающих действительную работу сварных конструкций под избыточным давлением.

Расчёт на прочность сварных конструкций методом сопротивления материалов, особенно для конст-рукций, работающих под избыточным давлением, предусматривает ряд допущений:1 гипотеза плоских сечений; 2 гипотеза одноосных собственных напряжений; 3 гипотеза линейных источников нагрева и предельного теплового состояния; 4 ограничения в отношении свойств металлов; 5 условная зависи-мость предела текучести от температуры.

Для анализа напряжений и деформаций в сварных швах в последнее время стало возможным использовать средства вычислительной техники, например программу Solid Works (приложение Solid Works Simulation), программу UGS NX (приложение NX Nastran), программу КОМПАС-3D (приложение APM FEM).

Результаты. Расчёт методом сопротивления материалов по ГОСТу 14249-89 отличается от результа-тов расчёта методами конечных элементов. При увеличении давления внутри корпуса гидроаморти-затора наблюдается увеличение разности напряжений в расчётах методами конечных элементов и методом сопротивления материалов. При внутреннем давлении более 11 МПа разница достигает почти 50%. Этот факт необходимо учитывать при проектировании подобных конструкций.

Заключение. Совместное использование различных методов расчёта напряжённо - деформированного состояния сварного корпуса позволяет рационально спроектировать изделие при минимальном расходе материала с заданным коэффициентом запаса прочности [1].

метод конечных элементов, допускаемые напряжения, сварные конструкции

1. Котельников А. А., Абышев К. И., Алпеева Е. В. Применение метода конечных элементов в расчетах сварных конструкций. Курск, 2014. 128 с.

2. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность. М., 1989.

3. Алпеева Т. В., Емельянов В. М., Котельников А. А. Роботизированная сварка многосортаментных трубчатых элементов. Курск, 2011. 128 с.

4. Родионова И. Н., Алпеева Е. В., Котельников А. А. Применение функционально-стоимостного анализа для определения эффективности программ для расчёта сварных конструкций методом конечных элементов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Экономика. Социология. Менеджмент. 2013. №4. С. 111-113.

5. Евсигнеева Н. А., Котельников А. А. Применение метода конечных элементов при расчёте сварной конструкции // Сварочное производство. 2018. №3. С. 45-48.

6. Абышев К. И., Котельников А. А. Применение метода конечных элементов при расчёте сварной конструкции // Сварочное производство. 2016. №2. С. 3-6.

7. Замрий А.А. Проектирование и расчет методом конечных элементов трёхмерных конструкций в среде APM Structure 3D. М.: Изд-во АПМ, 2006. 288 с.

8. Системы автоматизированного проектирования в сварке. Методические указа-ния к выполнению практических работ/сост. М. А. Иванов. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. 145 с.

9. Бокарев Д. И. Основы систем автоматизированного проектирования в сварке. Воронеж, 2006. 264 с.

10. Котельников А. А., Иванов Н.И. Системы автоматизированного проектирования в сварке. Курск, 2019. 234 с.

11. Программное обеспечение машинной графики / А. А. Котельников, А. Ю. Головенков, А. С. Натаров, В. Ю. Рюмшин. Курск, 2019. 232 с.