Исследование механического гистерезиса при циклическом нагружении в болтовом соединении опорно-поворотного устройства крана

Тарас Михайлович Мартыненко; Ольга Олеговна Смиловенко; Сергей Александрович Пронкевич; Сергей Анатольевич Лосик; Игнат Михайлович Мартыненко

doi:10.33408/2519-237X.2025.9-3.335

Авторы

Тарас Михайлович Мартыненко Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0009-0000-6609-2030
Ольга Олеговна Смиловенко Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0003-1612-9573
Сергей Александрович Пронкевич Закрытое акционерное общество «Струнные технологии»; 220089, Беларусь, Минск, ул. Железнодорожная, 33
Сергей Анатольевич Лосик Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25
Игнат Михайлович Мартыненко Белорусский государственный университет; 220030, Беларусь, Минск, пр. Независимости, 4

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2025.9-3.335

Ключевые слова:

резьбовые соединения, площадь петли гистерезиса, моделирование методом конечных элементов, циклические нагружения, разрушение болтового соединения, комбинированные виды нагружения

Аннотация

Цель. Оценка несущей способности и областей разрушения резьбы болтового соединения опорно-поворотного устройства крана.

Методы. Для исследования поведения болтового соединения опорно-поворотного устройства башенного крана при циклических нагружениях использовался метод трехмерного моделирования в среде Autodesk Inventor Professional, которая позволяет работать со сборкой твердых тел, находящихся в параметрических зависимостях между собой.

Результаты. Исследовано болтовое соединение опорно-поворотного устройства башенного крана в среде ANSYS. Испытанное соединение воспринимало нагрузку, приведшую к пластическим деформациям, а затем было разгружено. Разгрузка происходила в соответствии с упругим законом, при этом остаточные деформации были сохранены. Смоделирован наиболее вероятный сценарий изменения пластических свойств болтового соединения, определены области критических напряжений. Разработанная конечно-элементная модель позволяет описать поведение болтового соединения и определить области разрушения резьбы.

Область применения исследований. Прогнозирование потери прочности в наиболее вероятных областях перегрузки и, как следствие, смещения болтового соединения при небольших частых нагрузках.

Биографии авторов

Тарас Михайлович Мартыненко, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра промышленной безопасности, доцент; кандидат физико-математических наук, доцент

Ольга Олеговна Смиловенко, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра промышленной безопасности, профессор; кандидат технических наук, доцент

Сергей Александрович Пронкевич, Закрытое акционерное общество «Струнные технологии»; 220089, Беларусь, Минск, ул. Железнодорожная, 33

бюро расчета машиностроительных конструкций, начальник бюро; кандидат физико-математических наук, доцент

Сергей Анатольевич Лосик, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра промышленной безопасности, старший преподаватель

Игнат Михайлович Мартыненко, Белорусский государственный университет; 220030, Беларусь, Минск, пр. Независимости, 4

факультет прикладной математики и информатики, кафедра фундаментальной математики и интеллектуальных систем, доцент; кандидат физико-математических наук, доцент

Библиографические ссылки

Vol'mir A.S. Ustoychivost' deformiruemykh sistem [Stability of deformable systems]. Moscow: Nauka, 1967. 984 p. (rus)

Martynenko T.M., Smilovenko O.O., Martynenko I.M., Losik S.A. Komp'yuternoe modelirovanie razrusheniya boltovogo soedineniya oporno-povorotnogo ustroystva pod"emnogo krana [Computer modeling of the destruction of the bolt connection of the support-turning device of the crane]. Emergency Situations: Prevention and Elimination, 2023. No. 2 (54). Pp. 24–31. (rus). DOI: https://doi.org/10.54422/1994-439X.2023.2-54.24-31. EDN: https://elibrary.ru/LYBKPZ.

Dyakov I.F., Chernov S.A. K raschetu obolochki, ukreplennoy tonkostennymi sterzhnyami [Calculation of the shell reinforced by the thin-walled rods]. Automation and Modern Technologies, 2008. No. 1. Pp. 16–20. (rus)

Basov K.A. ANSYS v primerakh i zadachakh [ANSYS in examples and tasks]. Moscow: Komp'yuterPress, 2002. 223 p. (rus)

Klovanich S.F. Metod konechnykh elementov v nelineynykh zadachakh inzhenernoy mekhaniki [Method of finite elements in nonlinear problems of engineering mechanics]. Zaporozhye: Publishing and Printing Association «Zaporozhye», 2009. 400 p. (rus)

Ikrin V.A. Soprotivlenie materialov s elementami teorii uprugosti i plastichnosti [Resistance of materials with elements of the theory of elasticity and plasticity]: textbook for students studying in the direction 653500 «Construction». Moscow: ASV, 2004. 424 p. (rus)

Birger I.A., Iosilevich G.B. Rez'bovye i flantsevye soedineniya [Threaded and flange connections]. Moscow: Mashinostroenie, 1990. 388 p. (rus)

Nadai A. Plastichnost' i razrushenie tverdykh tel [Plasticity and fracture of solids]: in 2 vols; translation from English. Moscow: Mir, 1969. Vol. 2. 863 p. (rus)

Panovko Y.G. Vnutrennee trenie pri kolebaniyakh uprugikh sistem [Internal friction at oscillations of elastic systems]. Moscow: Fizmatgiz, 1960. 193 p. (rus)

Krasnoselskiy M.A., Pokrovskiy A.V. Sistemy s gisterezisom [Systems with hysteresis]. Moscow: Nauka, 1983. 271 p. (rus)