تحليل توزيع تنش و پيش‌بيني شكست در اتصال پيچ به روش عناصر محدود

Stress Analysis and Failure Prediction of Screw Joint by FEM

هدف از اين تحقيق بررسي نحوه توزيع تنش، تمركز تنش و پيش‌بيني محل‌هاي شكست در اتصال پيچ تحت مقاومت كششي و گشتاور خمشي بوده كه براي اين منظور اثر قطر پيچ در دو مقدار 4 و5 ميلي‌متر و نوع گونه چوبي راش، توسكا و نويل بر مقاومت كششي و گشتاور خمشي بررسي شده است. براي ساخت اتصالات T شكل ابعاد عضو اتصال مورد بررسي 5/2×5×5 سانتي‌متر بوده است. از تركيب عوامل متغير فوق 6 تركيب عوامل به‌وجود آمد كه با توجه به 4 تكرار، در مجموع 24 نمونه T شكل ساخته و مقاومت كششي و گشتاور خمشي به ‌وسيله ماشين آزمون مكانيكي اندازه‌گيري شد. براي اعمال نيروهاي مورد نظر براي بررسي مقاومت‌هاي مزبور از سرعت بارگذاري معادل با 25/1 ميلي‌متر بر دقيقه استفاده شد. براي بررسي توزيع تنش و تمركز تنش در اتصالات از روش عناصر محدود و نرم‌افزاي ANSYS استفاده گرديد. با توجه به نتايج حاصل از شبيه‌‌سازي الماني از اتصال‌ كه تنش حداكثر را تحمل مي‌كند با الماني كه در اتصال واقعي دچار شكست مي‌شوند، مطابق است. توزيع تنش در قسمت مياني پيچ در اعمال بار خمشي حداكثر است و تمركز تنش در فواصل رزوه‌هاي پيچ مي‌باشد. در بررسي بار كششي نيز تمركز تنش حداكثر در فواصل رزوه‌هاي پيچ مشاهده مي‌شود كه در حالت تجربي نيز شكست در محل شيارهاي ايجاد شده در چوب به وسيله رزوه‌هاي پيچ ديده مي‌شود.

In this study, distribution and tension concentration are analyzed in dowel joint. In current research, the effect of screw diameter are 4, 5 mm and type of woods are fugues oriental is, Alnus subcordata and white spruce on tension resistance and bending moment were tested. The dimensions for malting T-form joints were 5×5×2/5 wooden dowel used in this research was carpinus betulus which is the common dowel in malted. Also, Poly-vinyl acetate was used in Joints. The combination of above said factors in dowel joint 6 male totally 24 T sample by 4 repetitions and tension resistance and bending moment were measured by mechanical test machine. For exertion strength in order to analyze the aforementioned resistance, loading speed equal to 1.25 mm/min was used. Also, for analyzing the way of distribution and tension concentration in joint and changing process of tension base on changing the variables in this research finite element method and ANSYS Software were used. Based on the findings, the German modeling of joint which endures the maximum tension is equal to the type being used in real joints. Distribution of tension in the middle of the bending moment depths is maximum and tension in screw joints is consent Reid in failure Points.