بررسی عددی و تجربی اثر عیوب فرم در سطح تماس اتصالات تداخلی بر استحکام اتصال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشیار، گروه مکانیک مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

اتصالات تداخلی در صنعت کاربرد گسترده‌ای دارند. ساخت این اتصالات همواره مستلزم دقت بالا و محدودیت‌های فراوانی است. برای کاهش هزینه‌های تولید مطالعه اثر عیوب بر استحکام اتصال ضروری می‌نماید. استانداردهای مربوط به اتصالات تداخلی بر مبنای وجود تداخل یکنواخت و ثابت در سرتاسر اتصال است. اما تغییر در مقدار تداخل، در سطح تداخل به صورت معمول و در فرآیندهای تولید این اتصالات به وجود خواهند آمد. در این پژوهش تلاش می‌گردد تا با پیشنهاد تعریف متوسط تداخل برای قطعات داری عیوب هندسه بتوان مقدار استحکام تداخل را به نحو موفقی پیش‌بینی نمود. در ادامه با استفاده از حل لامه و با استفاده از متوسط تداخل، استحکام اتصال محاسبه می‌گردد. همچنین مدل واقعی اتصال تداخلی با استفاده از روش اجزاء محدود تحلیل می‌گردد. برای اعتبارسنجی، نتایج تئوری با نتایج تجربی مقایسه می‌گردند. نتایج تئوری حاصل تطابق خوبی با نتایج نیروی استخراج تجربی محور نشان می‌دهند. نتایج حاصل نشان می‌دهد که در قطعات دارای عیوب هندسه، در صورت برابری متوسط تداخل با مقدار مورد نظر در طراحی، می‌توان به نحو موفقی از اتصال استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


[1] Timoshenko S.P., Strength of materials part II: advanced theory and problems, third edition, pp. 213-214, Krieger Publication Co, 1956.
[2] Fontaine J. F., and Siala I. E., Form defect influence on the shrinkage fit characteristics, European Journal of Mechanics-A/Solids, Vol. 17, pp. 107-119, 1998.
[3] Boutoutaou H., Bouaziz M., Fontaine J. F., Modeling of interference fits taking form defects of the surfaces in contact into account, Materials and Design, Vol. 32, pp. 3692–3701, 2011.
[4] Sogalad I., Ashoka H.N., Subramanya Udupa N.G., Influence of cylindricity and surface modification on load bearing ability of interference fitted assemblies”, Precision Engineering, Vol. 36, pp. 629– 640, 2012.
[5] Boutoutaou H., Bouaziz M., Fontaine J.F., Modeling of interference fits with taking into account surface roughness with homogenization technique, International journal of mechanical sciences, Vol. 69,pp. 21-31, 2013.
[6] Boutoutaou H., and Fontaine J.F., Methodology for a computer-aided design of shrink fits that considers the roughness and form defects of the manufacturing process, Journal of mechanical science and technology, Vol. 29, pp. 2097-2103, 2015.
[7] Seifi R., and Abbasi K., Friction coefficient estimation in shaft/bush interference using finite element model updating, engineering failure analysis, Vol. 57, pp. 310-322, 2015.
[8] Jiang J., Bi Y., Dong H., Ke Y., Fan X., Du K., Influence of stress in hi-lock bolt insertion, Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 228, pp. 3296-3305, 2014.
[9] Patil D. B., and Eriten M., Effects of interfacial strength and roughness on the static friction coefficient”, Tribology letters, Vol. 56, pp. 355–374, 2014.
[10] Fontaine J. F., and Siala I. E., Optimization of the cylindrical interface shape of a shrinkage fit, Journal of Material Processing and Technology, Vol. 74, pp. 96–103, 1998.
[11] Dobromirski J., and Smith I. O., “A stress analysis of a shaft with a press-fitted hub subjected to cyclic axial loading”, International journal of Mechanical Sciences, Vol 28, pp. 41-52, 1986.
[12] Lanoue F., Vadean A., Sanschagrin B., Finite element analysis and contact modelling considerations of interference fits for fretting fatigue strength calculations, Simulation Modelling Practice and Theory, Vol. 17, pp. 1587–1602, 2009.
[13] Croccolo D., De Agostinis M., Vincenzi N., Normalization of the stress concentrations at the rounded edges of a shaft–hub interference fit: extension to the case of a hollow shaft, The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, Vol. 47, pp. 131-139, 2012.
[14] Buczkowski R., and Kleiber M., A study of the surface roughness in elasto-plastic shrink fitted joint, Tribology International, Vol. 98, pp. 125-132, 2016.