Application of modern information technologies to analyze the tensile strength of fasteners

Context and Relevance. he results of using modern information technologies from the initial design stage to the final stage of virtual testing, as well as data on the patterns of processes in the simulated elements and the results of a computational experiment, are practically absent in the scientific literature. Therefore, the development of a systems approach to computer modeling of the strength of fasteners is relevant and has scientific novelty and practical significance. Objective. To develop and test a methodology for computer modeling of the tensile strength of fasteners using modern information technologies. Methods and Materials. The methodology includes creating a 3D model, imposing tensile loads, generating a finite element mesh, and calculating the distribution of stresses and strains. To test the methodology, a standard sample was used, the modeling results of which demonstrated high accuracy and consistency with reference data. Results. A comprehensive methodology for computer modeling of the strength of a stud fastener has been developed and tested using modern information technologies. The developed methodology enables a full cycle of computer analysis—from constructing a 3D model to determining stresses and strains under tensile loads. The results showed that, based on successful testing, the methodology was applied to a real fastener, with a comparative analysis of the strength properties of Steel 45 and Steel 45G. Conclusions. Using Steel 45G provides a higher safety factor, confirming the effectiveness of the proposed methodology for engineering analysis and optimization of fastener design and material.

1. Ганин Н.Б. (2010). Автоматизированное проектирование в системе КОМПАС-3D V (360 с). М.: ДМК Пресс.
   Ganin N.B. (2010). Automated design in the KOMPAS-3D V12 system. (360 p). M.: DMK Press.
2. ГОСТ 1050-2013 (2015). Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных специальных сталей. Общие технические условия» (48 с.). Издательство: Ежегодный информационный указатель "Национальные стандарты". Стандартинформ.
   GOST 1050-2013 (2015). Metal products made of non-alloy structural high-quality special steels. General specifications (48 p.). Publisher: Annual information index "National standards". Standartinform.
3. ГОСТ 1497-2023 (2023). Металлы. Методы испытаний на растяжение (33 с.). И ПК Издательство стандартов. Стандартинформ.
   GOST 1497-2023 (2023). Metals. Tensile testing methods (33 с.). And PC Publishing House of Standards.
4. ГОСТ 26303-84. (1984). Сосуды и аппараты высокого давления. Шпильки. Методы расчета на прочность (72 с.). Издательство стандартов.
   GOST 26303-84. (1984). High-pressure vessels and apparatus. Studs. Strength calculation methods (72 p.). Standards Publishing House.
5. ГОСТ 4543-2016 (2017). Металлопродукция их конструкционной легированной стали. Технические условия (50 с.). Издательство: Ежегодный информационный указатель "Национальные стандарты". Стандартинформ.
   GOST 4543-2016 (2017). Metal products made of structural alloy steel. Specifications (50 p.). Publisher: Annual information index "National standards". Standartinform.
6. ГОСТ Р 52627-2006. (2007). Болты, винты и шпильки. Механические свойства и методы испытаний (24 с.) Издательство: Ежегодный информационный указатель "Национальные стандарты". Стандартинформ.
   GOST R 52627-2006. (2007). Bolts, screws and studs. Mechanical properties and test methods (24 p.) Publisher: Annual information index "National standards".
7. Дриц М.Е., Москалев М.А. (1990). Технология конструкционных материалов и материаловедение (446c.). Учебник для немашиностроит. спец. вузов. М.: Высш. шк.
   Drits M.E., Moskalov M.A. (1990). Technology of structural materials and materials science (446 p.). Textbook for non-mechanical engineering special. universities. Moscow: Higher. school.
8. Дроздов М.В. (2011). Прочность и виды разрушений резьбовых соединений шпилек при их применении в статических нагрузках (7 с.). Трубопроводы «Метизно-фланцевый завод» https://www.12821-80.ru/tech/72-Prochnost_rezbovykh_soedinenij_shpilek_Staticheskie_nagruzki (дата обращения 15.02.2026).
   Drozdov M.V. (2011). Strength and types of failure of threaded stud connections when used under static loads (7 p.). Pipelines "Hardware and Flange Plant" https://www.12821-80.ru/tech/72-Prochnost_rezbovykh_soedinenij_shpilek_Staticheskie_nagruzki (date of access 02/15/2026).
9. Котов В.В., Нижник Д.А., Асрян Г.Р., Михалев А.И., Иванов А.Е. (2019). Моделирование в CAD CAE системах. (с. 250-254). Ростов-на-Дону, ДГТУ, ИНТЕРАГРОМАШ.
   Kotov V.V., Nizhnik D.A., Asryan G.R., Mikhalev A.I., Ivanov A.E. (2019). Modeling in CAD CAE systems. Rostov-on-Don, DSTU, (p. 250-254).
10. Кудрявцев Е.М. (2008). КОМПАС-3D. Моделирование, проектирование и расчет механических систем (300с.). М.: ДМК Пресс.
    Kudryavtsev E.M. (2008). KOMPAS-3D. Modeling, design and calculation of mechanical systems (300 p.). : DMK Press.
11. Магомедов А., Алехин А. (2010). Интегрированный конечно-динамический анализ в КОМПАС 3D (с. 1-4). CAM, CAD, CAE Observer №8.
    Magomedov A., Alekhine A. (2010). Integrated finite-dynamic analysis in KOMPAS 3D (pp. 1-4). CAM, CAD, CAE Observer №8.
12. Мальков О.В., Головко И.М. (2011). Статические испытания на растяжение наружных резьб, изготовленных резьбофрезерованием (с. 58 – 64). Известия высших учебных заведений. Машиностроение №12.
    Malkov O.V., Golovko I.M. (2011). Static tensile tests of external threads produced by thread milling (pp. 58–64). News of higher educational institutions. Mechanical Engineering, No. 12.
13. МеталлНефтеПрокат. Металлургический Холдинг. (2025). https://kazan.metallnp.ru/catalog/krug stalnoy/filter /alloy-is-ст%2045/apply/?ysclid (дата обращения 22.05.2025).
    Metallurgical Holding. (2025). https://kazan.metallnp.ru/catalog/krug stalnoy/filter /alloy-is-st%2045/apply/?ysclid (accessed 22.05.2025).
14. Металлопрокат.ру (2025). Сайт продажи металлопроката / Режим доступа: https://www.metalloprokat.ru/sort/krug/45g/ (дата обращения 22.05.2025).
    ru (2025). Website for the sale of rolled metal products / Access mode: https://www.metalloprokat.ru/sort/krug/45g/ (date of access 05/22/2025).
15. Мухутдинов А.Р., Ефимов М.Г., Вахидова З.Р. (2020). Модернизация элемента изделия на основе вычислительного эксперимента (с. 28-37). Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. № 2(66).
    Mukhutdinov A.R., Efimov M.G., Vakhidova Z.R. (2020). Modernization of a product element based on a computational experiment (pp. 28-37). Modern technologies. Systems analysis. Modeling. No. 2(66).
16. Мухутдинов А.Р., Ефимов М.Г., Гарифулин Р.Ш., Вахидова З.Р. (2021). Изучение распределения напряжений при прессовании энергонасыщенных материалов в сборке пресс-инструмента в AUTODESK INVENTOR (с. 79-86) Научно-технический сборник «Взрывное дело» №133/90.
    Mukhutdinov A.R., Efimov M.G., Garifulin R.Sh., Vakhidova Z.R. (2021). Study of stress distribution during pressing of energy-saturated materials in the assembly of a press tool in AUTODESK INVENTOR (pp. 79-86) Scientific and technical collection "Explosive Engineering" No. 133/90.
17. Фасхиев Х.А. (2013). Повышение долговечности шпилечного соединения: экспериментальное исследование (7с). Вестник УГАТУ – Уфа.
    Faskhiev H.A. (2013). Increasing the durability of stud connections: an experimental study (7c). Bulletin of Ufa State Agrarian University – Ufa.
18. Шестериков В.И. (2006). Контроль качества работ при содержании, ремонте и реконструкции мостов. Транспорт Российской Федерации №6. С. 66-70. https://cyberleninka.ru/article/n/kontrol-kachestva-rabot-pri-soderzhanii-remonte-i-rekonstruktsii-mostov/viewer (дата обращения 15.02.2026).
    Shesterikov V.I. (2006). Quality control of works during maintenance, repair and reconstruction of bridges. Transport of the Russian Federation No. 6. P. 66-70. https://cyberleninka.ru/article/n/kontrol-kachestva-rabot-pri-soderzhanii-remonte-i-rekonstruktsii-mostov/viewer (date of access 15.02.2026).
19. Якушев А.И., Мустаев Р.Х., Мавлютов Р.Р. (1979). Повышение прочности и надежности резьбовых соединений (214 с.). М.: Машиностроение.
    Yakushev A.I., Mustaev R.Kh., Mavlyutov R.R. (1979). Increasing the strength and reliability of threaded connections (214 p.). Moscow: Mechanical Engineering.
20. APM FEM. Руководство Пользователя. (2022). Система прочностного анализа для КОМПАС-3D (71 с.). Версия для КОМПАС-3D v Научно-технический центр «АПМ».
    APM FEM. User's Manual. (2022). Strength analysis system for KOMPAS-3D (71 p.). Version for KOMPAS-3D v21. Scientific and Technical Center "APM".
21. INNER ENGINEERING. (2025). Коэффициент запаса прочности: профессиональный анализ. https://inner.su/services/koeffitsient-zapasa-prochnosti-professionalnyy-analiz/ (дата обращения 15.02.2026).
    INNER ENGINEERING. (2025). Safety Factor: Professional Analysis. https://inner.su/services/koeffitsient-zapasa-prochnosti-professionalnyy-analiz/ (date of access 02/15/2026).