Другие журналы
научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана
НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ
Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408
Исследование напряженно-деформированного состояния пружины при высокой температуре с помощью ABAQUS
# 05, май 2014
DOI: 10.7463/0514.0710723
Файл статьи:
Sun.pdf
(1386.62Кб)
Sun.pdf
(1386.62Кб)
| УДК 621.7-97 | Россия, МГТУ им. Баумана"  |
Винтовые цилиндрические пружины широко используются в элементах теплоэнергетических установок. В условиях высоких температур необходимо обеспечить стабильность напряженного состояния пружин. В работе исследуются процессы релаксации напряженного состояния. Расчеты проведены в среде ABAQUS. Проведена верификация с использованием аналитических расчетов.
В статье представлен анализ расположения и характер изолиний напряжений в сечении витка пружины при мгновенной нагрузке и закономерность релаксации напряжений во времени. Предметом исследования является винтовая цилиндрическая пружина, применяемая при высоких температурах. Цель работы состоит в исследовании закономерности релаксации напряжений в пружине и обеспечении её длительной прочности.
Излагаются основы теории винтовой цилиндрической пружины. Сформулирована математическая модель ползучести пружины при одновременном сжатии и кручении. Рассмотрены компоненты тензора напряжения пружины в поперечном сечении пружины. Выполнен сравнительный анализ процесса ползучести и релаксации в программе ABAQUS.
Приводятся сравнительные анализы аналитических формул напряженного состояния пружины с результатами программы, в которой было использовано компьютерное моделирование в ABAQUS.
Представлена конечно-элементная модель ползучести пружины кругового поперечного сечения, материал пружины - нержавеющая сталь 10X18N9T, пружины эксплуатируются при температуре 650℃.
В начальный момент напряженно-деформированное состояние пружины упругое. Проанализированы изменения напряжений при ползучести под постоянной нагрузкой и при фиксированном значении степени сжатия.
При фиксированном значении степени сжатия, напряжения во времени быстро уменьшаются в большей части поперечного сечения пружины и точка минимального касательного напряжения постепенно смещается к внешнему диаметру, из-за чего, напряжения в центральной части сначала повышаются, а затем уменьшаются. При действии постоянной силы напряжения быстро уменьшаются в окрестности контура сечения и увеличиваются в центре, то есть максимальное и минимальное напряжение сближаются во времени. Результаты работы могут служить теоретической основой при конструировании пружин, работающих при высоких температурах.
Список литературы
1. Пономарев С.Д. Расчеты на прочность в машиностроении. М.: Машгиз, 1956. С. 710-717.
2. Гусев М.П., Данилов В.Л. Релаксационная стойкость винтовой цилиндрической пружины в условиях нейтронного облучения // Наука и образование. 2012. № 4. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/402924.html (дата обращения 01.04.2014).
3. Бойцов Ю.И., Данилов В.Л. Исследование ползучести металлов при растяжении. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. С. 16-17.
4. Golub V.P., Krizhanovskii V.I., Rusinov A.A. A mixed criterion of delayed creep failure under plane stress // International Applied Mechanics. 2003. Vol. 39, no. 5. P. 64-75. DOI: 10.1023/A:1025187509053
5. Kobelev V. Elastic-plastic work-hardening deformation under combined bending and torsion and residual stresses in helical springs // International Journal of Material Forming. 2010. Vol. 3, iss. 1 Suppl. P. 869-881. DOI: 10.1007/s12289-010-0908-8
6. Kobelev V. An exact solution of Torsion Problem for an incomplete torus with application to helical springs // Meccanica. 2002. Vol. 37, no. 3. P. 269-282. DOI: 10.1023/A:1020108922684
7. Гусев М.П., Данилов В.Л. Релаксация пружин головной части тепловыделяющей сборки // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 6. С.139-147. Режим доступа: http://engjournal.ru/catalog/eng/teormech/267.html (дата обращения 01.04.2014).
8. Серенсен С.В., Пономарев С.Д. Динамика и прочность пружин. М.: Изд-во АН СССР, 1950. С. 58-60.
Публикации с ключевыми словами: высокая температура, ползучесть, релаксация, винтовая пружина, ABAQUS
Публикации со словами: высокая температура, ползучесть, релаксация, винтовая пружина, ABAQUS
Смотри также:
Тематические рубрики:
Поделиться:
| Авторы |
| Пресс-релизы |
| Библиотека |
| Конференции |
| Выставки |
| О проекте |
| Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00) |
|
 |
|||
| © 2003-2024 «Наука и образование» Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00) | |||||
