Експериментальна верифікація скінченно-елементарної моделі контактної взаємодії розрізаної оболонки з пружним тілом

Abstract

Представлено опис процесу верифікації скінченно-елементної моделі контактної взаємодії циліндричної оболонки з розрізом та пружного тіла. Адекватність побудованої моделі підтверджується порівнянням результатів кінцево-елементного аналізу з результатами натурних експериментів. Основними параметрами для порівняння були вибрані радіальні та осьові переміщення оболонки, кільцеві напруження на поверхні оболонки та залежності осадка–навантаження. Процедура ідентифікації розрахункових даних з експериментальними проілюстрована на кількох характерних прикладах. Вказано головні передумови успішного застосування стандартних схем методу скінченних елементів. Побудовано скінченно-елементне розбиття оболонки та пружного тіла з обґрунтуванням вибору типу елемента. Звернуто увагу на особливості отримання розв’язків контактних задач числовими методами в практиці інженерного проектування. Із застосуванням ітераційних алгоритмів побудови розв’язку контактних задач отримано розподіл напружень та переміщень заповнювача і оболонки, у вибраних точках наведено графічний порівняльний аналіз числових результатів та експериментальних даних. У результаті проведених досліджень одержано скінченно-елементну модель контактної взаємодії циліндричної оболонки з розрізом та пружного тіла, що придатна для аналізу напружено-деформованого стану та вивчення експлуатаційних характеристик низки конструкцій пружних елементів бурових засобів віброзахисту.

The description of the process of verification of finite-element model of contact interaction of a cylindrical shell with a cut and an elastic body is presented. The adequacy of the constructed model is provided by comparing the results of finite-element analysis with the results of field experiments. The main parameters for comparison were chosen such as radial and axial displacement of the shell, annular tension on the surface membrane and draft-load dependence. Identification procedure of calculation and experimental data is illustrated by several typical examples. The main preconditions for successful use of standard finite element schemes are specified. The finiteelement partitioning of structural elements is constructed with the justification of item type choice. Attention is paid to a solution of contact problems’ numerical methods in engineering design practice features. With the use of iterative algorithms of contact problems’ solution the distribution of stresses and displacements filler and shell is obtained, the graphical comparative analysis of numerical results and experimental data is given by some points. As a result of the studies the finite-element model of a cylindrical shell contact interaction with a cut and an elastic body, that is suitable for analyzing the stress-strain state and study the performance of several designs of elastic elements of drilling vibration protection, is obtained.