DOI: https://doi.org/10.20535/1970.56(2).2018.152252

МОДЕЛЮВАННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ПЛАСТИНИ ЗІ ЗВАРНИМ ШВОМ

Serhii Tsybulnyk, Maksym Khotsevych, Anna Tovber

Анотація


Найважливішим завданням при виборі форми конструктивних елементів корпусу корабля є забезпечення достатньої міцності при малій масі. В останні роки в кораблебудуванні досягнуто великих успіхів завдяки застосуванню сучасних методів зварювання для з'єднання деталей та елементів. Завдяки переходу до зварювання, корпуси кораблів стали на багато легше ніж при використанні заклепкових з’єднань. Зварне з'єднання може забезпечити оптимальну корозійну стійкість, міцність і економічність виготовлення. Однак необхідно пам'ятати, що будь-який метал, включаючи нержавіючі сталі, може зазнавати певних змін під час зварювання. Тому необхідно проявити розумну ступінь обережності під час зварювання. В останні роки імітаційне моделювання стає дуже популярним методом дослідження процесів і явищ. Окрім математичних методів все частіше автори з усього світу починають використовувати як основний метод дослідження імітаційне моделювання і порівнювати результати з теоретичними чи експериментальними. Існує безліч програмних продуктів, які дозволяють створювати геометричні моделі об’єктів різної складності. Деякі з цих програм навіть мають у своєму складі базові модулі імітаційного моделювання. Однією з таких програм є SolidWorks, яка була обрана для створення геометричних моделей у даному дослідженні. У даній роботі була побудована тривимірна модель елемента обшивки корабля зі зварними швами. Для визначення векторних полів швидкості водяного потоку і його тиску в програмному комплексі ANSYS проведено імітаційне моделювання навантаження на елемент конструкції з використанням його побудованої геометричній моделі. Аналіз отриманих результатів дозволив визначити напружено-деформований стан елемента обшивки корабля. Розглянуто три форми зварних швів, а саме: V-подібна, Y-подібна та Х-подібна. Показано, що при швидкості водяного потоку в 5 м/с мінімальні навантаження при використанні Х-подібного (двостороннього) шва менші мінімум в три рази. Максимальні навантаження у межах елемента обшивки корабля при цьому майже однакові. Показано, що найменші напруження в межах зварних швів (без розгляду пластини) виникають при використанні Х-подібного шва. У подальшому планується дослідити вплив на пошкоджені зварні шви навантажень від водяного потоку.


Ключові слова


зварний шов; імітаційне та геометричне моделювання; ANSYS; SolidWorks

Повний текст:

PDF

Посилання


B. O. Ohota, S. A. Tsybulnik, “Imitatsionnoe modelirovanie elementa obshivki samoleta pri mnogoochagovom povrezhdenii”, Bulletin of national technical university of Ukraine "Kyiv polytechnic institute". Series instrument making, №55(1), p. 93-100, 2018. (in Russian)

J. K. Paik, “Mechanical properties of friction stir welded aluminum alloys 5083 and 5383”, Int. J. of Nav. Arch. and Oc. Eng, Vol. 1, Issue 1, pp. 39-49, 2009. DOI: https://doi.org/10.2478/IJNAOE-2013-0005

S. Jokosisworo, “Pengaruh besar arus listrik dengan menggunakan elektroda smaw terhadap kekuatan sambungan las butt joint pada plat mild steel”, Kapal, Vol 6, Issue 2, pp. 118-122, 2012. DOI: https://doi.org/10.12777/kpl.6.2.118-122.

D. Krzysztof, J. Wojciech, “Influence of friction stir welding (FSW) on mechanical and corrosion properties of AW-7020M and Aw-7020 alloys”, Polish Maritime Research, Vol. 23, Issue 3, pp. 86-90, 2016. DOI: https://doi.org/10.1515/pomr-2016-0036

V. Monin, T. Gurova, X. Castelo, S.F. Estefen, “Analysis of residual stress state in welded steel plates by x-ray diffraction method”, Rev.Adv.Mater.Sci., №20(2), pp. 172-175, 2009.

J. Kozak, J. Kowalski, “Problems of determination of welding angular distortions of T-fillet joints in ship hull structures”, Polish Maritime Research, Vol. 22, Issue 2(86), pp. 79-85, 2015. DOI: https://doi.org/10.1515/pomr-2015-0020.

M. Jeyakumar, T. Christopher, R. Narayanan and B. Nageswara Rao, “Residual stress evaluation in butt-welded IN718 plates”, IJEMS, Vol.18(6), pp. 425-434, 2011.

M. Jeyakumar, T. Christopher, R. Narayanan and B. Nageswara Rao, “Residual stress evaluation in butt-welded IN718 plates”, CJBAS, Vol. 01, Issue 02, pp. 88-99, 2013.

L. Wikandert, L. Karlssont, M. Nasstromt and P. Webster, “Finite element simulation and measurement of welding residual stresses”, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng., № 2, pp. 845-864, 1994.

Material i konstruktsiya korpusa [Elektronnyi resurs]. Dostup: http://www.motolodka.ru/material.htm. Data zvernennia: Zhovt. 27, 2018. (in Russian)

V. V. Pilyugin, L. N. Sumarokov, “Geometricheskoe modelirovanie”, Matem. modelirovanie, Tom 6, № 5, pp. 21-36, 1994. (in Russian)

SolidWorks [Elektronnyi resurs]. Dostup: https://www.solidworks.com/. Data zvernennia: Zhovt. 27, 2018.

Vidyi svarnyih shvov i soedineniy [Elektronnyi resurs]. Dostup: https://lektsii.org/12-77526.html. Data zvernennia: Zhovt. 28, 2018. (in Russian)

Ofitsialnyiy sayt kompanii ANSYS Inc. [Elektronnyi resurs]. Dostup: http://www.ansys.com/. Data zvernennia: Zhovt. 27, 2018. (in Russian)




Copyright (c) 2019 Рівні права