آنالیز قابلیت اطمینان ظرفیت تحمل بار اتصال کمربند گوه‏ ای دارای عدم قطعیت پارامتری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مجتمع دانشگاهی و فناورهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد مکانیک، مجتمع دانشگاهی و فناورهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

اتصال کمربند گوه‏ای معمولا برای اتصال پوسته‏های استوانه‏ای در صنعت استفاده می‏شود. در شرایط واقعی پارامترهای مختلف اتصال، همچون ضریب اصطکاک و نیروی کشش کمربند دارای عدم قطعیت بوده و توزیع آماری دارند. در این مقاله مدل اجزاء محدود گسسته‏ای ارائه شده که ضمن داشتن سرعت حل مناسب، توانایی لحاظ کردن عدم قطعیت‏ها را به شکلی منطبق با واقعیت دارد. بدین ترتیب که اتصال به چندین قطاع که در هر کدام تنها یک گوه حضور دارد، افراز شده و به جای هر کدام یک فنر خطی با سفتی‏های متفاوت گذاشته می‏شود. مدل‏ ارائه شده با نتایج مقالات گذشته اعتبار سنجی شده است. در این مقاله ابتدا با استفاده از روش مونت کارلو توزیع آماری سفتی‏ها محاسبه شده و در ادامه به کمک مدل گسسته، ظرفیت تحمل بار محوری و خمشی محاسبه شده است. سپس با در نظر گرفتن مقادیر مختلف ضریب ایمنی، قابلیت اطمینان هر طرح به کمک مدل ساده شده محاسبه شده است. جدول بدست آمده گویای این مطلب است که طراح با انتخاب هر ضریب ایمنی به چه میزانی از قابلیت اطمینان یا احتمال خرابی خواهد رسید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Qin Z. Y., Yan S. Z. and Chu F. L., Dynamic analysis of clamp band joint system subjected to axial vibration. J. of Sound Vibration, Vol. 329, No.21, pp. 4486–4500, 2010.
[2]  Liu Y., Wang J., and Chen. L., Dynamic Characteristics of the Flange Joint with a Snap in Aero-Engine. Int. J. of Acoust. Vibration., Vol. 23, No. 2, pp. 168–174, 2018.
[3]  Tang Q., Li C., She H. and Wen B., Modeling and dynamic analysis of bolted joined cylindrical shell. Nonlinear Dynamics., Vol. 93, No. 4, pp. 1953–1975, 2018.
[4]  Roshanian J. and Talebi M. Monte Carlo simulation of stage separation dynamics of a multistage launch vehicle. Appl. Math. Mech., Vol. 29, No. 11, pp. 1411–1426, 2008.
[5]  Samani M. and Pourtakdoust S. H. Analysis of two-stage endo-atmospheric separation using statistical methods. J. of Theor. Appl. Mech., Vol. 52, No. 4, pp. 1115-1125, 2014.
[6]  Singaravelu J., Jeyakumar D. and B. Nageswara Rao, Taguchi’s approach for reliability and safety assessments in the stage separation process of a multistage launch vehicle. Reliab. Eng. Syst. Saf., Vol. 94, No. 10, pp. 1526–1541, 2009.
[7]  Qin Z. Y., Yan S. Z. and Chu F. L, Dynamic characteristics of launch vehicle and spacecraft connected by clamp band. J. of Sound Vibration, Vol. 330, No. 10, pp. 2161–2173, 2011.
[8]  Qin Z .Y., Yan S. Z. and Chu F. L., Analytical modeling of clamp band joint under external bending moment. Aerosp. Sci. Technol., Vol. 25, No. 1, pp. 45–55, 2013.
[9]  Li, H., Zhu, M., Xu, Z., Wang, Z. and Wen, B., The influence on modal parameters of thin cylindrical shell under bolt looseness boundary. Shock and Vibration, vol. 2016, Article ID 4709257, 15 pages, 2016.
[10]             Li S., Gao H., Liu, Q. and Liu B., Dynamic modeling method of the bolted joint with uneven distribution of joint surface pressure. AIP Advances, Vol. 8, No. 3 p.035116, 2018.
[11]             Tang, Q., Li, C., She, H. and Wen, B., Vibration analysis of bolted joined cylindrical-cylindrical shell structure under general connection condition. Applied Acoustics, 140, pp.236-247, 2018.
Wang, F., Li, J., Li, Y.Q. and Luo, Z., The investigation of vibration characteristics on the bolted disk–drum joints structure. Advances in Mechanical Engineering, 11(3), p.1687814019831477, 2019.
[12]             NASA, Marman clamp system design guidelines,” Guideline No. GD-ED-2214, Goddard Space Flight Center, 2000
[13]             Zheng C., LM-3A Series Launch Vehicle User’s    Manual. China Academy of Lanch Vehicle Technology, 2011.
[14]             Qin Z. Y., Yan S. Z. and Chu F. L., Finite element analysis of the clamp band joint. Appl. Math. Model, Vol. 36, No. 1, pp. 463–477, 2012.
[15]             Lord, J.D. and Morrell, R., Measurement Good Practice Guide No. 98, Elastic Modulus Measurement. National Physical Lab. Report, pp.41-65, 2006.
[16]             Engineering ToolBox, (2004). Friction and Friction Coefficients for various Materials. [online] Available at: https://www.engineeringtoolbox.com/friction-coefficients-d_778.html [Accessed 5/10/2019].
[17]             Engineering ToolBox, (2008). Poisson's ratio. [online] Available at: https://www.engineeringtoolbox.com/poissons-ratio-d_1224.html [Accessed 5/10/2019].