Расчетные модели контактного взаимодействия элементов уплотнительного стыка во фланцевых соединениях авиационной техники

Миронова Л.И., Колесник О.А., Босак Д.Б.

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва

Ключевые слова: фланцевые соединения, уплотнение, теория упругости, контактное давление, упругопластическое деформирование, цилиндрическая жесткость, твердое тело.

Аннотация. Прочность фланцевых соединений обеспечивается надежностью изоляции рабочей среды, степенью герметичности элементов конструкции и достигается применением уплотнительных элементов, выполненных в виде уплотнения или уплотнительных устройств. Отмечено, что к перспективным конструкциям в настоящее время относятся фланцевые соединения с профилированными металлическими уплотнениями, для которых пока отсутствуют нормативные документы, предусматривающие единые подходы к расчету проектных параметров. Целью исследования является проведение анализа классических решений контактных задач теории упругости, на основе которых могут быть построены вариативные расчетные модели контактного взаимодействия элементов фланцевого соединения с металлическими профилированными уплотнениями. Рассмотрены задачи о распределении контактных напряжений на контуре отверстия при сжатии двух упругих тел и сжатии кругового кольца двумя равными сосредоточенными силами. Отмечены недостатки расчетных моделей применительно к исследованию напряженно-деформированного состояния профилированных металлических уплотнений и определению потребного контактного давления для надежной герметизации уплотнительных стыков.

Calculation models for the contact interaction of sealing joint elements in flange joints of aviation equipment

Mironova L.I., Kolesnik O.A., Bosak D.B.

Moscow Aviation Institute (State National Research University), Moscow

Keywords: flange connections, gasket, elasticity theory, contact pressure, elastoplastic deformation, cylindrical stiffness, solid body.

Abstract. Strength of flange connections is provided by reliability of isolation of working medium, degree of tightness of construction elements and is achieved by application of sealing elements in the form of gaskets or sealing devices. It should be noted that the most promising designs at present include flanged connections with profiled metal gaskets, for which there are still no normative documents providing uniform approaches to the calculation of design parameters. The aim of the study is to analyse classical solutions of contact problems from the theory of elasticity, on the basis of which variational computational models of the contact interaction of flanged connections with profiled metal gaskets can be constructed. Problems on the distribution of contact stresses on the contour of a hole during compression of two elastic bodies and compression of a circular ring by two equal concentrated forces are considered. The disadvantages of calculation models in relation to the study of the stress-strain state of profiled metal gaskets and the determination of the contact pressure required for reliable gasket sealing are noted.