2016 № 4

Проблемы прочности. - 2016. - № 4.

ВІТЕК Л., СТАХОВИЧ Ф.

Модальний аналіз лопатки турбіни при складних термомеханічних навантаженнях (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2016. – №4 – С. 6-13. Скачать PDF

Представлені результати модального аналізу лопатки турбіни. Лопатка турбіни в процесі роботи двигуна піддається дії термомеханічних навантажень, що викликаються відцентровими силами лопатки, що обертається і нерівномірним тепловим полем. Ці навантаження роблять значний вплив на власні частоти лопатки. Модальний аналіз лопатки виконували з використанням вібросістеми. Отримано резонансні частоти реальної лопатки. Для оцінки впливу частоти обертання двигуна і теплового поля на власні частоти лопатки був використаний метод скінченних елементів. На першому етапі розрахунків проводили статичний аналіз для лопатки, що піддається механічним і тепловим навантаженням. Потім застосовували модальний аналіз для виділення власних частот і виду коливань лопатки. При модальному аналізі напружений стан, що спостерігається на першому етапі досліджень, розглядали як попередня умова. Виконано порівняння деяких результатів чисельних розрахунків з експериментальними для виявлення відносної похибки в оцінці власної частоти.
Ключові слова: лопатка турбіни, аналіз напружень, метод скінченних елементів, вібрація, модальний аналіз.

ШВЕЦЬ П., ШРЕК А., ШІШО Т.

Зварювання волоконним лазером двофазних сталей і сталей, зміцнених випалюванням (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2016. – №4 – С. 14-20. Скачать PDF

Виконано оцінку мікроструктурних змін і профілів мікротвердості, отриманих лазерним зварюванням двофазних сталей D600 і сталей 220ВН, зміцнених випалюванням. З'єднання цих сталей в стик отримували при використанні різних параметрів зварювання. Виявлено мікроструктурні зміни: від фериту і мартенситу в D600 або фериту в 220ВН до голчастого фериту, бейниту і мартенситу в зонах проплавления і термічного впливу зварних з'єднань. В результаті зварювання мікротвердість в зоні проплавлення значно зростає, в зоні термічного впливу поблизу стали DР600 вона збільшується в ще більшому ступені.
Ключові слова: двофазні стали, жароміцні стали, зварювання волоконним лазером, мікроструктура, мікротвердість.

СЛОТА Я., ШИСЕР М.

Застосування комплексної моделі матеріалу для опису процесу штампування алюмінієвого сплаву AW5754 (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2016. – №4 – С. 21-29. Скачать PDF

Результати чисельних прогнозів істотно залежать від надійності вхідних даних. У багатьох розрахункових моделях для опису процесу деформування матеріалу використовуються результати випробування матеріалу тільки на одновісне розтягання в поєднанні з коефіцієнтами анізотропії Ленкфорду. Однак даний підхід виявляється непридатним для високоанізотропних алюмінієвих сплавів, що призводить до великої розбіжності між розрахунковими і експериментальними результатами. Запропоновано комплексну скінченноелементну модель для опису поведінки анизотропного алюмінієвого сплаву AW5754 в процесі екструзії і експериментальна методика отримання необхідних для розрахунку вхідних даних. Отримано тісну кореляцію розрахункових і експериментальних результатів.
Ключові слова: алюмінієвий сплав, критерій анизотропного виходу, чисельне моделювання, штампування.

ГРАБОН В., МУХА Я., ОСЕТЕК М., ШЛЯХТА Я.

Оцінка впливу різних режимів термомеханічної обробки болтів на контактні характеристики болтових з'єднань англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2016. – №4 – С. 30-44. Скачать PDF

Досліджується вплив різних режимів термомеханічної обробки болтів в різних газових середовищах на величину коефіцієнта тертя і характеристики затяжки болтового з'єднання. В рамках вирішення даного завдання проведені металографічний аналіз, вимірювання твердості та умови затягування болтових з'єднань. Встановлено експериментальні залежності між параметрами термомеханічної обробки болтів і такими функціональними характеристиками, як коефіцієнт тертя і крутний момент при затягуванні болтових з'єднань.
Ключові слова: термомеханічна обробка, болти, болтове з'єднання, коефіцієнт тертя, крутильний момент.

НОГА С., МАРКОВСЬКІ Т.

Віброаналіз малопотужного редуктора (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2016. – №4 – С. 45-53. Скачать PDF

Виконано аналіз вільних коливань малопотужного редуктора, поєднаного з гідравлічним насосом випробувального стенду. Виброаналіз проведено з використанням скінченноелементного уявлення і серійної програми ANSYS. Аналіз даної системи здійснювали в два етапи. На першому етапі генерували власні частоти вільних поперечних коливань зубчастих коліс, а на підставі діаграм Кемпбелла розраховували швидкості збудження власних частот зубчастих коліс. Потім проаналізовані вільні коливання редуктора і обговорені два варіанти розрахунків. У першому випадку враховують тільки масу і геометрію всіх елементів корпусу. У другому випадку також беруть до уваги масу зубчастих коліс. За допомогою скінченноелементних моделей розраховані перші десять власних частот і форми власних коливань редуктора. Отримані результати використані для оцінки рівня напружень в стінках корпусу для допустимого значення прискорення. Як і очікувалося, менші рівні напруг для допустимого значення прискорення отримані для другої скінченноелементной моделі системи. Обговорювані проблеми можуть бути корисні інженерам, які працюють в області динаміки зубчастих систем.
Ключові слова: зубчастий резонанс, поперечні коливання, резонансні частоти, модові форми.

КУБІТ А., ЗЕЛЕЦЬКІ В., ДРАБЧИК М.

Вплив наночастинок оксиду алюмінію на статичні властивості і багатоциклову втому адгезійного з'єднання, що піддається відшаруванню (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2016. – №4 – С. 54-63. Скачать PDF

Представлені результати дослідження з оцінки можливості поліпшення статичних і втомних властивостей адгезійних з'єднань стали S235JR, що піддаються відшаровуванню, з використанням нанопорошків оксиду алюмінію, диспергованих в епоксидному адгезиві. Оцінку статичних властивостей проводили за допомогою випробування на відшаровування Т-образного зразка. Випробування на багатоциклову втомну міцність виконували на електромагнітному індукторі з резонансною частотою з'єднання зразка. Аналіз багатоциклової втоми проводили при обмеженому числі циклів навантаження (2 • 10⁶).У випробуваннях використовували зразки з сполукою, що містить епоксидний адгезив Ерidian 57 і затверджувач РАС, властивості якого модифікували шляхом введення нанопорошків оксиду алюмінію. Розглядалі чотири варіанти епоксидного адгезиву з різним вмістом наповнювача: 0,5; 1,5; 2,0 і 3,0 мас.% сухого нанопорошку що диспергований в цьому адгезиві. Випробування на міцність від утоми виявили суттєве поліпшення втомної довговічності адгезійних з'єднань за рахунок введення наповнювачів. У найкращому разі втомна довговічність зросла більш ніж в п'ять разів (з 199500 до 1000000), втомна міцність - приблизно на 19%.
Ключові слова: наноалюміній, втомна міцність, клейові з'єднання, відшаровування, випробування на відшаровування.

НОГА С.

Розрахунково-експериментальне дослідження коливань круглих пластин з множинними ексцентричними отворами відшаровуванню (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2016. – №4 – С. 64-73. Скачать PDF

Експериментально і чисельно досліджуються вільні поперечні коливання круглих пластін з ексцентричними отворами і бандажами. Чисельні розрахунки здійснюються по об'ємної і оболонкової скінченноелементної моделям також з використанням програми АNSYS. Отримані експериментальні і розрахункові результати адекватно відображають явище поділу (дублювання) частот вільних коливань для деяких форм коливань круглих пластин, при яких кількість вузлових діаметрів пропорційно кількості наскрізних отворів. Запропоновано інженерну методику розрахунку поперечних коливань круглих пластин з множинними наскрізними отворами, розташованими з заданим ексцентриситетом щодо осі обертання пластин.
Ключові слова: моделювання циклічної симетрії, поперечні коливання, форми спотворюваних мод, МСЕ.

КАЩАК Л., СПІШАК Т., КУБІК Р., МУХА Я.

Скінченноелементний розрахунок навантаження пуансона в клепаних з'єднанях двофазних сталей (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2016. – №4 – С. 74-80. Скачать PDF

Аналізується процес механічного з'єднання листів з двофазної стали DР600 за допомогою заклепувального пристрою, що складається з матриці діаметром 5 мм і пуансона діаметром 3,6 мм, які здавлюються зусиллям 30 кН. На матрицю і пуансон попередньо нанесено хромонікелеве покриття методом фізичного осадження парів згідно з технологією LARC. Стан покриття регулярно оцінювався методом електронної мікроскопії з інтервалом в 50 клепальних операцій. В області периферії пуансона мало місце утворення тріщин. Виконано скінченноелементний розрахунок навантаження пуансона в досліджуваному клепаному з'єднаньні.
Ключові слова: метод скінченних елементів, обтиск, CrN покриття.

БАЛОН П., СВЯНТОНІОВСЬКИЙ А., ШОСТАК Я.

Оптимізований метод компенсації ефекту пружньої післядії при формуванні металів (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2016. – №4 – С. 81-92. Скачать PDF

В автомобілебудуванні часто використовуються пружні і високоміцні сталі, які забезпечують підвищену довговічність і знижену металоємність деталей автомобілів, проте мають суттєвий недолік: пружню післядію, рівень якої залежить як від матеріалу, так і від геометрії деталі, одержуваної методом формовки. У ряді випадків, за рахунок пружньої післядії відхилення форми деталі може перевищувати граничний рівень. Оцінка пружньої післядії методом проб і помилок з подальшим коригуванням є досить складною і трудомісткою, в той час як чисельне моделювання дозволяє уникнути витрат на проведення натурних випробувань і оптимізувати формозміну деталі згідно з конкретними допусками і обмеженнями. Запропоновано інноваційний метод компенсації ефекту пружньої післядії при формуванні металів фасонним і обрізним штампами за допомогою багатопозиційного преса. Запропонований метод дозволяє оптимізувати точність компенсації і враховувати ефект позиціонування преса при мультіопераційному режимі формування.
Ключові слова: пружня післядія, формування металу, мультікомпенсація, імітаційний аналіз, надвисокоміцна сталь, високоміцна сталь.

РИЗІНСЬКА Г., ГІЄЛЕТА Р.

Розрахунково-експериментальне дослідження екструзійного процесу в ударних демпфуючих пристроях з алюмінієвого сплаву 1050А (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2016. – №4 – С. 93-103. Скачать PDF

Для алюмінієвого сплаву 1050А отримані експериментальні результати при динамічному навантаженні зразка типу балки Гопкинсона зі швидкістю навантаження 10 м/с. Виконано чисельні розрахунки процесу екструзії із зворотним виділенням, що дозволяють оцінити ефективність екструзійної технології енергопоглинання в ударних демпфуючих пристроях. Для трьох варіантів конфігурації демпфуючого пристрою оптимізовані геометричні параметри, які відповідають різним рівням поглинання енергії удару.
Ключові слова: екструзія, алюмінієвий сплав 1050А, метод скінченних елементів, балка Гопкинсона.

ЧЕЧИНСЬКА Б.

Попередня лазерна обробка поверхні для підвищення міцності адгезійних зв'язків (англ. мов.) // Проблеми міцності. – 2016. – №4 – С. 104-109. Скачать PDF

Адгезійне зв'язування - одна з багатьох операцій процесів виробництва, яка вимагає спеціальних методів попередньої обробки поверхні. При адгезійному зв'язуванні його міцність грає вирішальну роль в контакті двох об'єктів. Для поліпшення цієї властивості і підготовки поверхні відповідної якості часто використовуються знежирення, піскоструминне очищення, шліфування і гальванічна ванна. Однак застосування цих методів створює певні проблеми. Стан поверхні може виявитися незадовільним, а ванни мають негативний вплив на людину і навколишнє середовище через присутність тетраоксохроматов, фосфатів або фторидів. Описана лазерна обробка поверхні перед адгезійним зв'язуванням. При цьому поверхня набуває специфічну форму, а міцність адгезійних зв'язків поліпшується. Результати лазерної обробки можуть відрізнятися в разі різних матеріалів. Представлені порівняльні дані лазерної та традиційної обробки ряду зразків. Наведені приклади отриманих значень адгезійної міцності.
Ключові слова: лазерна обробка, поверхня, міцність, адгезія.