<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="research-article" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">RUDN Journal of Engineering Research</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">RUDN Journal of Engineering Research</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">2312-8143</issn><issn publication-format="electronic">2312-8151</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">43090</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.22363/2312-8143-2024-25-4-368-379</article-id><article-id pub-id-type="edn">EYVRWH</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>Articles</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>Статьи</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">Numerical Modelling of Contact Interactionof Profiled Metal Gaskets in Aircraft Flange Connections</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Численное моделирование контактного взаимодействия профилированных металлических уплотнений во фланцевых соединениях авиационной техники</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-0927-4679</contrib-id><contrib-id contrib-id-type="spin">9176-6803</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Mironova</surname><given-names>Lyubov’ I.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Миронова</surname><given-names>Любовь Ивановна</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department Design of Complex Technical Systems</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>доктор технических наук, профессор кафедры проектирования сложных технических систем</p></bio><email>mironova_lub@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0009-8278-661X</contrib-id><contrib-id contrib-id-type="spin">3448-8854</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Kolesnik</surname><given-names>Oleg A.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Колесник</surname><given-names>Олег Александрович</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>Graduate student of the Department Design of Complex Technical Systems</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>аспирант кафедры проектирования сложных технических систем</p></bio><email>kolesnik.0leg@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0002-7206-1358</contrib-id><contrib-id contrib-id-type="spin">8757-5376</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Bosak</surname><given-names>Daniil B.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Босак</surname><given-names>Даниил Борисович</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>Graduate student of the Department Design of Complex Technical Systems</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>аспирант кафедры проектирования сложных технических систем</p></bio><email>daniil.bosak@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">Moscow Aviation Institute (State National Research University)</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)</institution></aff></aff-alternatives><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2024-12-15" publication-format="electronic"><day>15</day><month>12</month><year>2024</year></pub-date><volume>25</volume><issue>4</issue><issue-title xml:lang="en">VOL 25, NO4 (2024)</issue-title><issue-title xml:lang="ru">ТОМ 25, №4 (2024)</issue-title><fpage>368</fpage><lpage>379</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2025-03-02"><day>02</day><month>03</month><year>2025</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2024, Mironova L.I., Kolesnik O.A., Bosak D.B.</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2024, Миронова Л.И., Колесник О.А., Босак Д.Б.</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Mironova L.I., Kolesnik O.A., Bosak D.B.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Миронова Л.И., Колесник О.А., Босак Д.Б.</copyright-holder><ali:free_to_read xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/"/><license><ali:license_ref xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/">https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/legalcode</ali:license_ref></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/43090">https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/43090</self-uri><abstract xml:lang="en"><p>The relevance of the research is justified by the development of flange connections of hermetic structures of aeronautical equipment under conditions of weight and material intensity limitation with simultaneous increase of their technical and energetic characteristics. The strength of flange connections is ensured by the reliability of the isolation of the working medium, the tightness of the design elements and is achieved by the use of sealing elements in the form of gaskets or sealing devices. The relevance of the research is stated, the aim of which is the mathematical formalisation of the process of formation of a compacted joint. A brief analysis of known solutions of contact problems by methods of elasticity theory is given, and limitations in obtaining solutions by analytical and numerical methods. A mathematical model of elastic contact between two or more bodies subjected to compression and a numerical solution algorithm based on the FEM method. The algorithm is implemented in the Abaqus CAE software environment. The results of the modelling of the contact interaction of the elements of the sealed joint in the spatial formulation are presented as an example of a full-scale design of a flange joint with a toroidal hollow metal gasket.is a combination of wavelet transformation and neural network learning.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p>Актуальность исследования обосновывается разработкой фланцевых соединений герметичных конструкций авиационной техники в условиях ограничения веса и материалоемкости при одновременном увеличении их технико-энергетических характеристик за счет повышения давлений и температур рабочей среды в гидравлических и пневматических системах. 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 в настоящее время отсутствуют нормативные документы, предусматривающие единые подходы к расчету проектных параметров. Цель исследования - математическая формализация процесса формирования уплотняемого стыка. Приведен краткий анализ известных решений контактных задач методами теории упругости. Отмечены ограничения в получении решений аналитическими и численными методами, связанные с нелинейной зависимостью между внешней действующей силой и вызванным ею перемещением точек контактирующих тел даже при работе материала в упругой области. Сформулирована постановка контактной задачи. Предложены математическая модель упругого контакта двух и более тел, подверженных сжатию, и алгоритм численного решения, основанный на методе МКЭ интегрирования уравнений теории упругости. Алгоритм реализован в программной среде Abaqus CAE. Приведены результаты моделирования контактного взаимодействия элементов уплотняемого стыка в пространственной постановке на примере натурной конструкции фланцевого соединения с полым металлическим уплотнением торообразной формы.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="en"><kwd>flange connections</kwd><kwd>gasket</kwd><kwd>pipeline</kwd><kwd>elasticity theory</kwd><kwd>contact pressure</kwd><kwd>elastoplastic deformation</kwd><kwd>cylindrical stiffness</kwd><kwd>solid body</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>фланцевые соединения</kwd><kwd>уплотнение</kwd><kwd>трубопровод</kwd><kwd>теория упругости</kwd><kwd>контактное давление</kwd><kwd>упругопластическое деформирование</kwd><kwd>цилиндрическая жесткость</kwd><kwd>твердое тело</kwd></kwd-group><funding-group/></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Voloshin AA, Grigor’ev GG. Design and calculation of flange connections. Leningrad: Mashinostroenie Publ.; 1979. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Волошин А.А., Григорьев Г.Г. Конструирование и расчет фланцевых соединений. Ленинград : Машиностроение, 1979. 125 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B2"><label>2.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Birger IA, Iosilevich GB. Threaded and flanged connections. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 1990. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые и фланцевые соединения. Москва : Машиностроение, 1990. 368 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B3"><label>3.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Mayer E. Axiale Gleitringdichtungen. VDI Verlag GmbH, Dusseldorf; 1974.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Mayer E. Axiale Gleitringdichtungen. VDI Verlag GmbH, Dusseldorf, 1974. 291 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B4"><label>4.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Kondratenko L, Mironova L. Contact Stresses dur-ing Roller Rolling of Heat-Exchange Tube. Key Engineer-ing Materials. 2022;910:55–60. https://doi.org/10.4028/p-79008o</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Kondratenko L., Mironova L. Contact Stresses dur-ing Roller Rolling of Heat-Exchange Tube // Key Engineer-ing Materials. 2022. Vol. 910. P. 55-60. https://doi.org/10.4028/p-79008o</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B5"><label>5.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Boikov A, Mironova L, Shishkin S. About One of the Approaches for the Research of the Stress-Strain State of a Flange Connection with a Seal Made of an Alloy with Shape Memory. Materials Research Proceedings. 2022;21:156–160. https://doi.org/10.21741/9781644901755-28</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Boikov A., Mironova L., Shishkin S. About One of the Approaches for the Research of the Stress-Strain State of a Flange Connection with a Seal Made of an Alloy with Shape Memory // Materials Research Proceedings. 2022. Vol. 21. P. 156-160. https://doi.org/10.21741/9781644901755-28</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B6"><label>6.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Bosak DB, Kolesnik OA, Mironova LI. About one approach to solving an ill-posed problem in the develop-ment of design calculation algorithms in relation to hollow sealing elements of flange connections. Proceedings of the XV International Conference on Applied Mathematics and Mechanics in Aerospace Industry (AMMAI’2024). Moscow: MAI; 2024. Р. 127–129. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Босак Д.Б., Колесник О.А., Миронова Л.И. Об одном подходе к решению некорректной задачи в разработке алгоритмов проектировочных расчетов применительно к полым уплотнительным элементам фланцевых соединений // Материалы XV Международной конференции по прикладной математике и механикев аэрокосмической отрасли (AMMAI'2024). Москва : Изд-во МАИ, 2024. С. 127-129.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B7"><label>7.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Hill R. The Mathematical theory of plasticity. Oxford: Clarendon press; 1950.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Hill R. The Mathematical theory of plasticity. Oxford : Clarendon press, 1950.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B8"><label>8.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Galin LA. Contact problems of the theory of elasti-city and viscoelasticity. Moscow: Nauka, GFML Publ.; 1980. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Галин Л.А. Контактные задачи теории упругости и вязкоупругости. Москва : Наука, ГФМЛ, 1980. 304 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B9"><label>9.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Sokolovskij V. Plasticity theory. Moscow: Vysshaya shkola Publ.; 1969. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Соколовский В.В. Теория пластичности. Москва : Высшая школа, 1969. 608 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B10"><label>10.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Shtaerman I. Contact problem of elasticity theory. Moscow–Leningrad: Gostekhizdat Publ.; 1949. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Штаерман И.Я. Контактная задача теории уп-ругости. Москва-Ленинград : Гостехиздат, 1949. 270 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B11"><label>11.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Suharev IP. Strength of machine joints. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 1977. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Сухарев И.П. Прочность шарнирных узлов машин: справочное пособие. Москва : Машиностроение, 1977. 168 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B12"><label>12.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Kozhevnikov VF. Tensile stress state with a filled hol. TsAGI Science Journal. 1976;7(6):90–98. (In Russ.) EDN: RPXTOL</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Кожевников В.Ф. Напряженное состояние растягиваемой с заполненным отверстием // Ученые записки ЦАГИ. 1976. Т. 7. № 6. С. 90-98. EDN: RPXTOL</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B13"><label>13.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Timoshenko S, Goodier JN. Theory of elasticity. New York–Toronto–London: McGraw-Hill Book Company; 1951.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Timoshenko S., Goodier J.N. Theory of elasticity. New York-Toronto-London : McGraw-Hill Publ., 1951. 506 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B14"><label>14.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Iosilevich GB. Concentration of stresses and defor-mations in machine parts. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 1981. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Иосилевич Г.Б. Концентрация напряжений и деформаций в деталях машин. Москва : Машиностроение, 1981. 223 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B15"><label>15.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Belkin AE., Dashtiev IZ., Kostromitskikh AV. Determining Polyurethane Elastic Parameters at Large Strains Using Torsion and Tensile Test Results. BMSTU Journal of mechanical engineering. 2016;8(677):3–10. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Белкин А.Е., Даштиев И.З., Костромицких А.В. Определение параметров упругости полиуретана при больших деформациях по результатам испытаний образцов на кручение и растяжение // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 8 (677). С. 3-10.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B16"><label>16.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Zhang H, Sun Y, Li C, Wang H. Optimal Design of the Sealing Structure of a Hydraulic Cylinder on the Basis of a Surrogate Model. Advances in Materials Science and Engineering. 2020;2020:1753964. https://doi.org/10.1155/2020/1753964</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Zhang H., Sun Y., Li C., Wang H. Optimal Design of the Sealing Structure of a Hydraulic Cylinder on the Basis of a Surrogate Model // Advances in Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 2020. Article no. 1753964. https://doi.org/10.1155/2020/1753964</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B17"><label>17.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Shishkin SV, Boikov AA. Tightness analysis method for flange connection of pipes with metal Z-shape seal during the influence of external axial force. Trudy MAI. 2021;(116). (In Russ.) https://doi.org/10.34759/trd-2021-116-04</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Шишкин С.В., Бойков А.А. К расчёту на герметичность фланцевого соединения трубопроводов сZ-образным металлическим уплотнением при воздействии внешней осевой силы // Труды МАИ. 2021. № 116. https://doi.org/10.34759/trd-2021-116-04</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B18"><label>18.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Kondrashov YuI, Sergeev RN. Advanced methods for assessing sealing ability of valve seals. Vestnik of Samara University. Aerospace and mechanical engineer-ing. 2017;16(3):155–164. (In Russ.) https://doi.org/10.18287/2541-7533-2017-16-3-155-164</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Кондрашов Ю.И., Сергеев Р.Н. О некоторых вопросах оценки герметичности клапанных уплотнений // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2017. Т. 16. № 3. С. 155-164. https://doi.org/10.18287/2541-7533-2017-16-3-155-164</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B19"><label>19.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Mironova LI, Kolesnik OA, Bosak DB. Calculat-ion models for the contact interaction of sealing joint elements in flange joints of aviation equipment. Transport, mining and construction engineering: Science and pro-duction. 2024;(27):17–23. (In Russ.) EDN: OKXMMK</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Миронова Л.И., Колесник О.А., Босак Д.Б. Расчетные модели контактного взаимодействия элементов уплотнительного стыка во фланцевых соединениях авиационной техники // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. 2024. № 27. С. 17-23. EDN: OKXMMK</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B20"><label>20.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Begeev TK, Grishin VI. Solution of elastic-plastic problems of contact interaction of bodies by the finite element method. TsAGI Science Journal. 1990;21(3):88–93. (In Russ.) EDN: MVCNPL</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Бегеев Т.К., Гришин В.И. Решение упруго-пластических задач о контактном взаимодействии тел методом конечных элементов // Ученые записки ЦАГИ. 1990. Т. 21. № 3. С. 88-94. EDN: MVCNPL</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list></back></article>
