INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF FLANGE THICKNESS ON THE NATURE OF DEVELOPMENT OF PLASTIC ZONES INTHE CASING DETAIL

Заголовок (англійською): 
INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF FLANGE THICKNESS ON THE NATURE OF DEVELOPMENT OF PLASTIC ZONES INTHE CASING DETAIL
Автор(и): 
Yu.V. Maksimyuk
Yu. A. Chuprina
O.V. Kozak
О.V. Maksimyuk
Автор(и) (англ): 
Yu.V. Maksimyuk
Yu. A. Chuprina
O.V. Kozak
О.V. Maksimyuk
Ключові слова (укр): 
В роботах [11, 15, 18] реалізовано розв’язувальні співвідношення та алгоритм методу блочних ітерацій розв’язання лінійних і нелінійних рівнянь напіваналітичним методом скінчених елементів для криволінійних неоднорідних призматичних тіл. У роботі [1] виконано чисельне дослідження збіжності розв’язання, розглянуто широке коло тестових задач для тіл з плавно і стрибкоподібно мінливим фізичними та геометричними характеристиками в пружній та пружно-пластичній постановці. В [21] для підтвердження дост
Ключові слова (англ): 
finite element method (FEM), semi-analytical finite element method (SAFEM), stress-strain state,elastic and elastic-plastic deformation, curvilinear prismatic bodies, flange, plasticity zones, the casing detail
Анотація (укр): 
В роботах [11, 15, 18] реалізовано розв’язувальні співвідношення та алгоритм методу блочних ітерацій розв’язання лінійних і нелінійних рівнянь напіваналітичним методом скінчених елементів для криволінійних неоднорідних призматичних тіл. У роботі [1] виконано чисельне дослідження збіжності розв’язання, розглянуто широке коло тестових задач для тіл з плавно і стрибкоподібно мінливим фізичними та геометричними характеристиками в пружній та пружно-пластичній постановці. В [21] для підтвердження достовірності одержуваних результатів на основі напіваналітичного методу скінчених елементів, показано ефективність застосування даного підходу для розрахунку криволінійних неоднорідних призматичних об’єктів. Розв’язання контрольних задач теорії пружності, термопружності та термопластичності, а також задач формозміни дає можливість зробити висновок про достовірність результатів дослідження виділеного класу об’єктів на базі розробленої методики та реалізує її пакет прикладних програм. В даній роботі використовуючи методику викладену в наведених вище роботах було виконано чисельний аналіз напружено-деформованого стану просторового об’єкту, а саме дослідження впливу товщини фланця на характер розвитку зон пластичності в корпусній деталі. Слід відзначити, що застосування потовщеного фланця дозволило локалізувати зону пластичності і її довжина в цьому випадку не перевищує половини довжини розтруба. У цьому випадку додаткова витрата матеріалу на виготовлення потовщеного фланця цілком виправдана. Це призводить до зниження рівня пластичних деформацій та напружень у небезпечній області та забезпечує продовження терміну служби корпусної деталі.
Анотація (англ): 
In this work, using the method described in [1, 9, 13, 16], a numerical analysis of the stress-strain state of a spatial object was performed, namely the study of the influence of flange thickness on the nature of the development of zones of plasticity in the casing detail. It should be noted that the use of a thickened flange allowed to localize the zone of plasticity and its length in this case does not exceed half the length of the bell. In this case, the additional cost of material for the manufacture of thickened flange is fully justified. This reduces the level of plastic deformations and stresses in the hazardous area and prolongs the life of the casing detail.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2022, номер 108
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2022, number 108
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Дата публікації: 
05 July 2022
Номер збірника: 
Університет автора: 
Kyiv National University of Construction and Architecture 31, Povitroflotsky ave., Kyiv, Ukraine, 03037
References: 
  1. Bazhenov V.A. Convergence of the finite element method and the semi-analytical finite element method for prismatic bodies with variable physical and geometric parameters / V.A. Bazhenov, M.V. Horbach, I.Yu. Martyniuk, О.V. Maksymiuk // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-&-Technical collected articles– 2021. – No. 106. – PP. 92-104.
  2. Bazhenov V., Pyskunov S., Solodei І. Continuum mechanics:Semi-analytical finite element method. - Cambridge Scientific Publisher, 2019. - 236 р.
  3. Bazhenov V.A., Pyskunov S.O., Shkril O.O. Napivanalitychnyi metod skinchenykh elementiv u zadachakh ruinuvannia til z trishchynamy (Semi-analytical finite element method in problems of bodies with crack). – Kyiv, 2017. – 206 p.
  4. Chen M.J., Them L.G., Cheung Y.K. Analysis of Thin Parallelogram Plates Bending by Spline-finite-strip Method // Инъюн мусюэ хелисюэ, Appl. Math. and Mech. – 1984. – v.5 – N 6. – P.755-764.
  5. Chernyak A.M. To the calculation of physically and geometrically nonlinear cylindrical shells and plates by the finite strip method//In the book.: ResearchofStructural Mechanics and Structural Engineering. – Tomsk: Tomsk University Publishing House. – 1984. – P.22-26.
  6. Cheung Y.K. Static and Dynemic Behavior of Restangular Plates Using Higher Order of Finite Strips // Build Sci. – 1972 – v.7 – N 3 – P.151-158.
  7. Cheung Y.K.. Tham L.G., Li W.Y. Application of Spline-Finite-Strip Method in the Analysis of Curved Slab Bridge // Proc. Inst. Civ. Eng. – 1986. – v.81 – March – P.111-124.
  8. Davidyants Т.R. The numerical studies of bridge structures from non-linearly deformable elements // Highways and road construction. – 1984. – v.34. – P.58-60.
  9. Filonenko-Borodich M.M. On a certain system of functions and its application in the theory of elasticity // Prikl. Mat. Mekh. – Т.Kh. – v.2. – 1946. – P. 97-104.
  10. Horvay G. The End Problem of Restangular Strips // J. Appl. Mech.–1953.–v.20–N 1–P.57-69.
  11. Huliar O.I. Universalnyi pryzmatychnyi skinchenyi element zahalnoho typu dlia fizychno i heometrychno neliniinykh zadach deformuvannia pryzmatychnykh til (Universal prismatic finite element of general type for physically and geometrically nonlinear problems of deformation of prismatic bodies) / O.I. Huliar, Yu.V. Maksymiuk, A.A. Kozak, O.V. Maksymiuk // Building constructions. Theory and Practice. – 2020. – No. 6. – PP. 72–84.
  12. Ivanchenko G.M. Derivation of formulas for calculation of nodal reactions and coneficients of matrix matrixity of a finite element on the basis of representation of transmission / G.M. Ivanchenko , Yu.V. Maksimyuk, А.А. Коzak, I.Yu. Martyniuk // Management of Development of Complex Systems: Scientific-&-Technical collected articles – Kyiv: KNUBA, 2021. – Issue46 – P. 55-62.
  13. Lantukh-Lyashchenko A.I. Discrete continuum model of multilayer shallow shells and plates //Strength issues. – 1986. – № 7. – P.96-98.
  14. Li W.Y., Cheung Y.K., Tham L.C. Spline-finite-strip Analysis of General Plates // J. Eng. Mech. – 1986. v.112 – N 1-P.43-54.
  15. Maksimyuk Yu.V. Basic relations for physically and geometrically nonlinear problems of deformation of prismatic bodies (Основні співвідношення для фізично і геометрично нелінійних задач деформування призматичних тіл) / Yu.V. Maksimyuk, S.O. Pyskunov, A.A. Shkril, O.V. Maksimyuk // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-&-Technical collected articles – 2020. – No. 104. – PP. 255–264.
  16. Maksimyuk Yu.V. Features of derivation of formulas for calculation of nodal reactions and coefficients of matrix of rigidity of a finite element with averaged mechanical and geometrical parameters  / Yu.V. Maksimyuk, А.А. Коzak, I.Yu. Martyniuk, О.V. Maksimyuk// Building constructions. Theory and Practice. – 2021. – Issue  8. – Р. 97–108.
  17. Maksimyuk Yu.V. Nodal reactions and coefficients of the stiffness matrix of a finite element based on the representation of displacements by polynomials / Yu.V. Maksimyuk, А.А. Skril’, І. Мартинюк, V.V. Buchko// Building constructions. Theory and Practice. – 2021. – Issue  9. – Р. 54–62.
  18. Maksymiuk Yu.V. Alhorytm rozviazannia systemy liniinykh ta neliniinykh rivnian napivanalitychnym metodom skinchenykh elementiv dlia kryvoliniinykh neodnoridnykh pryzmatychnykh til (Algorithm for solving a system of linear and nonlinear equations by the semivanalytic finite element method for curvilinear inhomogeneous prismatic bodies) / Yu.V. Maksymiuk, M.V. Honcharenko, I.Yu. Martyniuk, O.V. Maksymiuk // Building constructions. Theory and Practice.  – 2020. – Vyp. 7. – S. 101–108.
  19. Mikhlin S.G. The numerical performance of variational methods.–M.:The science, 1966.–432 p.
  20. Them L.G., Li W.Y., Cheung Y.K., Chen M.J. Bending of Shew Plates by Spline-finite-strip Method // Comput. and Struct. – 1986. – v.22 – N 1 – P.31-38.
  21. Vorona Y.V. Reliability of results obtained by semi-analytical finite element method for prismatic bodies with variable physical and geometric parameters / Y.V. Vorona, Yu.V. Maksimyuk, I.Yu. Martyniuk, О.V. Maksimyuk // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-&-Technical collected articles – Kyiv: KNUBA, 2021. – Issue 107. – P. 184-192.