Stress-strain state of composite rope considering influence of its nonlinear deformation and reinforcement element breakage

Authors

  • І.В. Бельмас Дніпровський державний технічний університет, Кам’янське, Україна Author
  • Д.Л. Колосов Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • С.В. Онищенко Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author
  • О.І. Білоус Дніпровський державний технічний університет, Кам’янське, Україна Author
  • Г.І. Танцура Дніпровський державний технічний університет, Кам’янське, Україна Author
  • П.В. Черниш Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна Author

DOI:

https://doi.org/10.33271/crpnmu/70.099

Keywords:

flat rubber-cable rope, composite construction, cable-stayed structure, stress-strain state, deformation nonlinearity, cable breakage, mathematical model, boundary conditions, determination algorithm, operational safety

Abstract

Purpose. Establishing the influence character of deformation nonlinearity in a rubber-cable rope with a breakage of continuity of its arbitrary cable. Justification of a method of determining a stress-strain state of a rope. Research methodology. Construction of a mathematical model of a stress-strain state of a rubber-cable rope considering nonlinearity of its deformation in a presence of a breakage of an arbitrary cable and analytical solution using the methods of mechanics of layered composite materials with soft and hard layers. Findings. An algorithm for determining a stress-strain state of a rubber-cable rope of an arbitrary construction is developed, considering nonlinearity of its deformation and a presence of a breakage of an arbitrarily located cable. A stress-strain state model of a rubber-cable rope is solved analytically in a closed form, which allows considering the obtained algorithm sufficiently reliable. Scientific novelty. Establishing an influence character of deformation nonlinearity in a rubber-cable rope with a cable breakage on its stress-strain state. Justification of a method for determining a stress state of a rubber-cable rope, considering mechanical characteristics and rope construction, a nonlinearity of its deformation, and a possible breakage of an arbitrary cable. Practical significance. The developed algorithm allows calculating displacements of cables and distributions of forces among them in a rubber-cable rope of a given construction with a broken arbitrary cable under the given conditions of connecting rope ends. The results make it possible to consider the influence of nonlinear rope deformation with a cable breakage on a stress-strain state of a rope and allow a possibility of justified determination for safe operation of rubber-cable ropes in hoisting machines and as carrying elements of cable-stayed capital structures.

References

1. Волоховский, В.Ю., Радин, В.П., & Рудяк, М.Б. (2010). Концентрация усилий в тросах и несущая способность резинотросовых конвейерных лент с повреждениями. Вестник МЭИ , (5), 5-12.

2. Бельмас, И.В. (1993). Напряженное состояние резинотросовой ленты при произвольном повреждении тросов. Проблемы прочности и надежности машин , (6), 45-48.

3. Бельмас, И.В., Колосов, Д.Л., Танцура, А.И., & Конох, Ю.В. (2009). Исследование влияния порыва тросовой основы на прочность каната ступенчатой конструкции. Необратимые процессы в природе и технике: Материалы науч. конф. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2 , 255-257.

4. Бельмас І.В., & Бобильова І.Т. (2012) Вплив поривів тросів на міцність плоского тягового органу. Recueil des exposes des participants de VI Conference internationale scientifigue et methodigeue , 88-91.

5. Колосов, Л.В., & Бельмас, И.В. (1990). Исследование прочностных характеристик образцов поврежденных резинотросовых лент. Известия вузов. Горный журнал , (8), 81-84.

6. Колосов, Л.В., & Бельмас, И.В. (1991). Экспериментальные исследования агрегатной прочности РТЛ. Известия вузов. Горный журнал , (1), 85-87.

7. Ропай, В.А. (2016) Шахтные уравновешивающие канаты: монография. Национальный горный университет.

8. Belmas, I., & Kolosov, D. (2011). Thestress-strainstateofthesteppedrubber-ropecableinbobbinofwinding. Technical and Geoinformationel Sistems in Mining , 211-214. https://doi.org/10.1201/b11586-35

9. Belmas, I., Kolosov, D., Bilous, O., & Onyshchenko, S. (2018). Stress-strain state of a conveyor belt with cables of different rigidity and their breakages. Fundamental and applied researches in practice of leading scientific schools, 26 (2), 231–238.

10. Бельмас, І.В., Колосов, Д.Л., Чечель, Т.О., Воробйова, О.М., & Черниш, О.М. (2020). Вплив зміни в часі механічних властивостей гуми на напружений стан гумотросового тягового органа з ушкодженим тросом. Збірник наукових праць національного гірничого універститету , (61), 149-155. https://doi.org/10.33271/crpnmu/62.149

11. Колосов, Д.Л., Білоус, О.І., & Гуров, І.А. (2019). Міцність відновленої гумотросової стрічки. Математичні проблеми технічної механіки та прикладної математики. Матеріали міжнародної наукової конференції , 126-127.

12. Belmas, I., Kolosov, D., Onyshchenko, S., Bobylova, I. (2020). Часткове відновлення тягової здатності гумотросового тягового елемента з пошкодженою тросовою основою. Збірник наукових праць національного гірничого універститету , (60), 196-206. https://doi.org/10.33271/crpnmu/60.196

13. Бельмас, І.В., Білоус, О.І., Танцура, Г.І., & Бобильова, І.Т. (2018). Зірочка . (Патент № 117954)

14. Бельмас, І.В., Колосов, Д.Л., Білоус, О.І., & Бобильова, І.Т. (2019). Дослідження напруженого стану гнучкого тягового органу з кінематичним зв'язком. Збірник наукових праць VIII Міжнародної науково-технічної конференції «Прогресивні технології в машинобудуванні РТМЕ 2019» , 72-73.

15. Колосов, Л.В., & Бельмас, И.В. (1990). Анализ схем стыковых соединений резинотросовых лент. Известия вузов. Горный журнал , (2), 83-85.

16. Левченя, Ж.Б. (2004). Повышение надежности стыковых соединений конвейерных лент на горнодобывающих предприятиях: На примере РУП "ПО "Беларуськалий" (диссертация ... кандидата технических наук: 05.05.06).

17. Танцура, Г.І. (2010). Гнучкі тягові органи в машинобудуванні. Стикові з'єднання конвеєрних стрічок: монографія . ДДТУ.

Downloads

Published

2020-01-01

Issue

No. 70 (2022)

Section

Статті

License

All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.

Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.