Особливості моделювання болтових з'єднань тонкостінних сталевих елементів у задачах динамічного моніторингу
Заголовок (англійською):
Features of modeling bolted joints of thin-walled steel elements in dynamic monitoring tasks
Автор(и):
Вабіщевич М.О.
Дєдов О.П.
Савчук Д.О.
Кара І.Д.
Автор(и) (англ):
Vabishchevych M.O.
Dedov O.P.
Savchuk D.O.
Kara I.D.
Ключові слова (укр):
динамічний моніторинг, болтові з'єднання, частоти коливань, металеві конструкції
Ключові слова (англ):
dynamic monitoring, bolted joints, vibration frequencies, metal structures
Анотація (укр):
У статті розглядається питання моделювання з'єднань у тонкостінних сталевих конструкціях, які активно використовуються в будівництві, машинобудуванні та інших галузях машинобудування. Ці конструкції характеризуються високою ефективністю та економічністю, проте їх механічні характеристики та особливості взаємодії окремих елементів потребують детального аналізу для забезпечення надійності та довговічності. Болтові з'єднання є одним з ключових методів кріплення елементів таких конструкцій, оскільки вони забезпечують міцність, легкість монтажу та можливість заміни компонентів. Дослідження зосереджено на розробці та вдосконаленні числових моделей, що описують роботу болтових з'єднань у реальних умовах експлуатації. Використання числових методів дозволяє прогнозувати поведінку з'єднань, оцінювати їх міцність та визначати фактори, що впливають на точність розрахунків. Особлива увага приділяється аналізу геометричних параметрів та матеріальних характеристик з'єднуваних елементів, а також їх впливу на ефективність конструктивних рішень. Особливе місце в дослідженні займає питання верифікації моделей, оскільки надійність числових методів повинна бути підтверджена порівнянням з експериментальними даними. У статті розглядаються можливості використання різних обчислювальних комплексів для оцінки коректності моделей, а також аналізу їх відповідності реальним випробуванням. Важливим аспектом є врахування динамічного моніторингу стану з'єднань, що дозволяє забезпечити безпеку експлуатації конструкцій та запобігти потенційним аварійним ситуаціям. Результати дослідження підтверджують ефективність застосованих моделей та методів, а також відкривають перспективи для подальшого вдосконалення підходів до проектування та оптимізації конструкцій. Отримані результати можуть бути використані в практичних інженерних рішеннях, що сприятиме підвищенню надійності з'єднань у складних умовах експлуатації.
Анотація (англ):
The article considers the issue of modeling joints in thin-walled steel structures, which are actively used in construction, mechanical engineering and other branches of engineering. These structures are characterized by high efficiency and economy, however, their mechanical characteristics and features of the interaction of individual elements require detailed analysis to ensure reliability and durability. Bolted joints are one of the key methods of fixing elements of such structures, as they provide strength, ease of installation and the possibility of replacing components. The research focuses on the development and improvement of numerical models that describe the operation of bolted joints in real operating conditions. The use of numerical methods allows predicting the behavior of joints, assessing their strength and determining factors that affect the accuracy of calculations. Special attention is paid to the analysis of geometric parameters and material characteristics of the connected elements, as well as their impact on the effectiveness of structural solutions. A special place in the study is occupied by the issue of model verification, because the reliability of numerical methods must be confirmed by comparison with experimental data. The article considers the possibilities of using various computational complexes to assess the correctness of models, as well as analyze their compliance with real tests. An important aspect is the consideration of dynamic monitoring of the condition of joints, which allows ensuring the safety of structural operation and preventing potential emergency situations. The results of the study confirm the effectiveness of the applied models and methods, and also open up prospects for further improvement of approaches to design and optimization of structures. The results obtained can be used in practical engineering solutions, which will contribute to increasing the reliability of joints in difficult operating conditions.
Публікатор:
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр):
Опір матеріалів і теорія споруд, 2025, номер 115
Назва журналу, номер, рік випуску (англ):
Strength of Materials and Theory of Structures, 2025, number 115
Мова статті:
English
Формат документа:
application/pdf
Дата публікації:
22 Декабрь 2025
Номер збірника:
Університет автора:
Kyiv National University of Construction and Architecture, Kyiv , SIKA Ukraine, Kyiv 3 The State Enterprise "State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety", Kyiv
References:
- Vabishchevych M.O., Dedov O.P., Savchuk D.O. The current state of the problem of numerical investigation of metal structure refusal based on dynamic monitoring // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles. – K.: KNUBA, 2024. – Issue. – P. 52-57. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2024.112.52-57
- Y. Maggi, R. Gonçalves, R. Leon and L. Ribeiro, "Parametric analysis of steel bolted end plate connections using finite element modeling", in Journal of Constructional Steel Research, Vol. 61(5). Elsevier, 2005, pp. 689-708.
- F. Liu, M. Shan, L. Zhao and J. Zhang, "Probabilistic bolt load distribution analysis of composite single-lap multi-bolt joints considering random bolt-hole clearances and tightening torques", in Composite Structures, Vol. 194 (15). Elsevier, 2018, pp. 12-20.
- M.D. Elliott, L.H. Teh and A. Ahmed, "Behaviour and strength of bolted connections failing in shear", in Journal of Constructional Steel Research, Vol. 153. Elsevier, 2019, pp. 320-329.
- B. Farahmand, Fracture mechanics of metals, composites, welds, and bolted joints: application of LEFМ, ЕРFМ, and FМDM theory. Springer, 2001.
- T.S. Kim, J.H. Yoo and C.W. Roeder, "Experimental investigation on strength and curling influence of bolted connections in thin-walled carbon steel", in Thin-Walled Structures, Vol. 9. Elsevier, 2015, pp. 1-12.
- C. Yu and M. Panyanouvong, "Bearing strength of cold-formed steel bolted connections with a gap", in Thin-Walled Structures, Vol. 67. Elsevier, 2013, pp. 110-115.
- EN 1991-1-1:2002 Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-1: General actions - Densities, self-weight, imposed loads for buildings. 2002.
- DSTU EN 15048-1:2017. Non-preloaded structural bolting assemblies. Part 1: General technical requirements. Kyiv: SE "UkrNDNC", 2017.
- Vabishchevych M.O., Dedov O.P., Diachenko O.S., Lytvyn O.V. Research of the design of a T-shaped node of cold-rolled profiles, the connection of which is made by a plate using a bolt connection // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific and technical collected articles – K.: KNUBA, 2025. – Issue 114. – P. 62-75. https://doi.org/10.32347/2410-2547.2025.114.62-75