Phân tích biến dạng của ống thép mỏng dưới lực kẹp khi tháo lắp mối ghép ren bằng phương pháp phần tử hữu hạn
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.208.2025.143-151Từ khóa:
Ống thép mỏng; Mối ghép ren; Lực kẹp; Phương pháp phần tử hữu hạn; Biến dạng cục bộ; ANSYS.Tóm tắt
Các mối ghép ren trên ống thép thành mỏng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp, nơi việc tháo lắp nhiều lần có thể dẫn đến biến dạng cục bộ và suy giảm độ bền của chi tiết. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để phân tích ứng xử ứng suất – biến dạng của ống thép thành mỏng dưới tác dụng đồng thời của lực kẹp và mô men xoắn. Trong mô hình mô phỏng, tiếp xúc phi tuyến có ma sát và tính dẻo của vật liệu được xem xét nhằm mô phỏng điều kiện biên thực tế. Kết quả cho thấy ứng suất tập trung chủ yếu tại chân ren và vùng tiếp xúc giữa ngàm kẹp và ống. Biến dạng dẻo bắt đầu xuất hiện khi lực kẹp vượt quá 2 kN. Dựa trên kết quả mô phỏng số, nghiên cứu đề xuất giới hạn lực kẹp an toàn và khuyến nghị thiết kế nhằm ngăn ngừa chảy dẻo và đảm bảo độ tin cậy kết cấu của mối ghép ren.
Tài liệu tham khảo
[1]. Shigley, J. E. and C. R. Mischke, “Mechanical Engineering Design”, McGraw-Hill, (2002).
[2]. ANSYS Inc., “ANSYS Mechanical User’s Guide”, ANSYS Inc., (2021).
[3]. ISO, ISO 965-1:1998 — “ISO Metric Screw Threads – General Plan”, International Organization for Standardization, (1998).
[4]. Boresi, A. P. and R. J. Schmidt, “Advanced Mechanics of Materials”, Wiley, (2003).
[5]. Zhang, J.-Y., W.-G. Zhang, and Y.-F. Zhou, “Analysis of mechanical strengths of extreme line casing joint considering geometric, material, and contact nonlinearities”, Petroleum Science and Engineering Journal, (2024).
[6]. Liu, C., T. Zhang, and S. Zhang, “A new threaded insert reinforced joint to achieve ultra-high performance in CFRP bolted connections”, Composites Part B: Engineering, 295, (2025).
[7]. Abdullah, N. A., J. S. Han, and M. A. Ismail, “Finite element modelling approaches for sheet metal joining”, Proceedings of the IMechE, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, (2024).
[8]. Zhu, Y. et al., “Experiment and finite element research on mechanical performance of thin-walled steel–wood composite columns under eccentric compression”, Buildings, 15, 12, 2114, (2025).
