Mechanická analýza šroubového spoje nosné trouby podvozku vozidel Tatra

Abstract

Tato práce se zabývá pevnostní analýzou šroubového spoje v přírubovém spoji nosných trub vozidel Tatra. Hlavním cílem bylo porovnat původní vyráběný šroub se standardizovaným šroubem z hlediska jejich schopnosti odolávat cyklickému zatížení. V rámci teoretické části bylo zpracováno porovnání přístupů modelování šroubového spoje pomocí MKP a byly diskutovány výhody a vhodnost jednotlivých přístupů. V praktické části bylo analyzováno chování spoje z hlediska pevnosti a spolehlivosti, přičemž hlavním výstupem byl odhad životnosti. Pro odhad životnosti byl použit deformační přístup s aplikací korekce vlivu středního napětí podle SWT, přičemž lineární materiálový model byl upraven pomocí Neuberovy koncepce. Výsledky ukázaly, že zaoblení mezi hlavou šroubu a dříkem má výrazný vliv na životnost spoje. Dále byla provedena kontrola prokluzu v krutu i analýza rozložení sil ve závitech. Na základě numerických výsledků lze konstatovat, že použití standardizovaného šroubu je možné, avšak je doporučeno jeho experimentální ověření pro potvrzení správnosti predikce životnosti.This thesis focuses on the strength analysis of a bolted joint in a flange connection of load-bearing backbone tubes used in Tatra vehicles. The main goal was to compare the original fitted bolt with a standardized bolt in terms of their ability to withstand cyclic loading. In the theoretical part, different approaches to modelling bolted joints using the Finite Element Method were compared, and the advantages and suitability of each method were discussed. The practical part analysed the joint behaviour in terms of strength and reliability, with the main outcome being the estimation of fatigue life. For this estimation, a strain-based approach was applied, including a correction for mean stress effects according to the SWT method, while the linear material model was modified using Neuber’s concept. The results showed that the fillet between the bolt head and shank has a significant impact on the joint’s fatigue life. Additionally, slip resistance under torsion and thread load distribution were evaluated. Based on the numerical results, it can be concluded that the use of a standardized bolt is feasible; however, experimental verification is recommended to confirm the accuracy of the fatigue life prediction.