Дослідження множинної контактної взаємодії елементів розділових штампів

Автор(и)

  • Mykola M. Tkachuk Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-4753-4267
  • Andriy Grabovskiy Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-6116-0572
  • Mykola Tkachuk A. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-4174-8213
  • Iryna Hrechka Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0003-4907-9170
  • Olga Ishchenko Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного пр. Б. Хмельницького, 18, м. Мелітополь, Запорізька обл., Україна, 72310, Україна https://orcid.org/0000-0002-5274-2618
  • Natalia Domina Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного пр. Б. Хмельницького, 18, м. Мелітополь, Запорізька обл., Україна, 72310, Україна https://orcid.org/0000-0002-1118-1834

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174086

Ключові слова:

контактна взаємодія, розділовий штамп, напружено-деформований стан, контактний тиск

Анотація

При обґрунтуванні проектних параметрів необхідно здійснювати аналіз напружено-деформованого стану окремих елементів технологічних систем, які є множинами деталей, що знаходяться в умовах контактної взаємодії. Ці задачі є нелінійними, і для них не діє принцип суперпозиції. З цією причиною різко зростає обсяг обчислень. Для подалання відзначеного недоліку розроблені методи та моделі задля оперативного і точного дослідження напружено-деформованого стану складних об’єктів з урахуванням контактної взаємодії. Особливістю постановки задачі є те, що для контактних задач за певних умов розв’язок лінійно залежить від навантаження. Установлені закономірності розподілу контактного тиску. Він зосереджений на областях постійної форми та розмірів. Змінюється тільки масштаб розподілу контактного тиску. Це дає можливість суттєво прискорити проектні дослідження штампового оснащення при збереженні точності чисельного моделювання напружено-деформованого стану.

Розроблений підхід передбачає поєднання переваг чисельних та аналітичних моделей та методів аналізу напружено-деформованого стану елементів розділових штампів із урахуванням контактної взаємодії. Це стосується можливості розв’язання задач для системи контактуючих тіл складної форми, що недоступне із застосуванням аналітичних моделей. З іншого боку, обґрунтована можливість масштабування розв’язків цих задач за зусиллям штампування, що у загальному випадку для нелінійних контактних задач не виконується. Отже, достатньо розв’язати задачу визначення напружено-деформованого стану елементів такого розділового штампу. За іншого значення сили штампування застосовується правило пропорційності. Таким чином, різко зростає оперативність досліджень та забезпечується висока точність одержуваних результатів

Біографії авторів

Mykola M. Tkachuk, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Кафедра теорії і систем автоматизованого проектування механізмів і машин

Andriy Grabovskiy, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Кафедра теорії і систем автоматизованого проектування механізмів і машин

Mykola Tkachuk A., Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Доктор технічних наук, професор

Кафедра теорії і систем автоматизованого проектування механізмів і машин

Iryna Hrechka, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра теорії і систем автоматизованого проектування механізмів і машин

Olga Ishchenko, Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного пр. Б. Хмельницького, 18, м. Мелітополь, Запорізька обл., Україна, 72310

Старший викладач

Кафедра вищої математики і фізики

Natalia Domina, Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного пр. Б. Хмельницького, 18, м. Мелітополь, Запорізька обл., Україна, 72310

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра вищої математики і фізики

Посилання

  1. Johnson, K. L. (1985). Contact Mechanics. Cambridge University Press, 462. doi: https://doi.org/10.1017/cbo9781139171731
  2. Zayarnenko, E. I., Tkachuk, N. A., Tkachuk, A. V. (1990). Raschety na prochnost' vyrubnyh matrits i puanson-matrits dlya listovoy shtampovki. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo, 12, 18–21.
  3. Martynyak, R. M., Slobodyan, B. S. (2009). Contact of elastic half spaces in the presence of an elliptic gap filled with liquid. Materials Science, 45 (1), 66–71. doi: https://doi.org/10.1007/s11003-009-9156-9
  4. Hlavacek, I., Haslinger, J., Necas, J., Lovisek, J. (1988). Solution of Variational Inequalities in Mechanics. Springer, 327. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4612-1048-1
  5. Kalker, J. J. (1977). Variational Principles of Contact Elastostatics. IMA Journal of Applied Mathematics, 20 (2), 199–219. doi: https://doi.org/10.1093/imamat/20.2.199
  6. Pohrt, R., Popov, V. L. (2013). Contact stiffness of randomly rough surfaces. Scientific Reports, 3 (1). doi: https://doi.org/10.1038/srep03293
  7. Slobodyan, B. S., Lyashenko, B. A., Malanchuk, N. I., Marchuk, V. E., Martynyak, R. M. (2016). Modeling of Contact Interaction of Periodically Textured Bodies with Regard for Frictional Slip. Journal of Mathematical Sciences, 215 (1), 110–120. doi: https://doi.org/10.1007/s10958-016-2826-x
  8. Popov, V. L., Pohrt, R., Li, Q. (2017). Strength of adhesive contacts: Influence of contact geometry and material gradients. Friction, 5 (3), 308–325. doi: https://doi.org/10.1007/s40544-017-0177-3
  9. Li, Q., Popov, V. L. (2018). Adhesive force of flat indenters with brush-structure. Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering, 16 (1), 1–8. doi: https://doi.org/10.22190/fume171220005l
  10. Pastewka, L., Robbins, M. O. (2016). Contact area of rough spheres: Large scale simulations and simple scaling laws. Applied Physics Letters, 108 (22), 221601. doi: https://doi.org/10.1063/1.4950802
  11. Zhao, J., Vollebregt, E. A. H., Oosterlee, C. W. (2016). Extending the BEM for elastic contact problems beyond the half-space approach. Mathematical Modelling and Analysis, 21 (1), 119–141. doi: https://doi.org/10.3846/13926292.2016.1138418
  12. Popov, V. L., Pohrt, R., Li, Q. (2017). Strength of adhesive contacts: Influence of contact geometry and material gradients. Friction, 5 (3), 308–325. doi: https://doi.org/10.1007/s40544-017-0177-3
  13. Ciavarella, M., Papangelo, A. (2017). A random process asperity model for adhesion between rough surfaces. Journal of Adhesion Science and Technology, 31 (22), 2445–2467. doi: https://doi.org/10.1080/01694243.2017.1304856
  14. Ciavarella, M., Papangelo, A. (2017). A modified form of Pastewka–Robbins criterion for adhesion. The Journal of Adhesion, 94 (2), 155–165. doi: https://doi.org/10.1080/00218464.2017.1292139
  15. Ciavarella, M. (2015). Adhesive rough contacts near complete contact. International Journal of Mechanical Sciences, 104, 104–111. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2015.10.005
  16. Papangelo, A., Hoffmann, N., Ciavarella, M. (2017). Load-separation curves for the contact of self-affine rough surfaces. Scientific Reports, 7 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-017-07234-4
  17. Tkachuk, M. M., Skripchenko, N., Tkachuk, M. A., Grabovskiy, A. (2018). Numerical methods for contact analysis of complex-shaped bodies with account for non-linear interface layers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (95)), 22–31. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.143193
  18. Tkachuk, M. (2018). A numerical method for axisymmetric adhesive contact based on kalker’s variational principle. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (93)), 34–41. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.132076
  19. Linder, C., Tkachuk, M., Miehe, C. (2011). A micromechanically motivated diffusion-based transient network model and its incorporation into finite rubber viscoelasticity. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 59 (10), 2134–2156. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmps.2011.05.005
  20. Tkachuk, M., Linder, C. (2012). The maximal advance path constraint for the homogenization of materials with random network microstructure. Philosophical Magazine, 92 (22), 2779–2808. doi: https://doi.org/10.1080/14786435.2012.675090
  21. Pastewka, L., Prodanov, N., Lorenz, B., Müser, M. H., Robbins, M. O., Persson, B. N. J. (2013). Finite-size scaling in the interfacial stiffness of rough elastic contacts. Physical Review E, 87 (6). doi: https://doi.org/10.1103/physreve.87.062809
  22. Hu, F., Shi, G., Shi, Y. (2018). Constitutive model for full-range elasto-plastic behavior of structural steels with yield plateau: Formulation and implementation. Engineering Structures, 171, 1059–1070. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2016.02.037
  23. Atroshenko, O., Bondarenko, O., Ustinenko, O., Tkachuk, M., Diomina, N. (2016). A numerical analysis of non–linear contact tasks for the system of plates with a bolted connection and a clearance in the fixture. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (79)), 24–29. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.60087
  24. Atroshenko, O., Tkachuk, M. A., Martynenko, O., Tkachuk, M. M., Saverska, M., Hrechka, I., Khovanskyi, S. (2019). The study of multicomponent loading effect on thin­walled structures with bolted connections. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (97)), 15–25. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154378
  25. Hoang, V.-L., Jaspart, J.-P., Tran, X.-H., Demonceau, J.-F. (2015). Elastic behaviour of bolted connection between cylindrical steel structure and concrete foundation. Journal of Constructional Steel Research, 115, 131–147. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2015.08.024
  26. Mohammed, H., Kennedy, J. B. (2009). Fatigue Resistance of Corrugated Steel Sheets Bolted Lap Joints under Flexture. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 14 (4), 242–245. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)sc.1943-5576.0000021
  27. Tang, G., Yin, L., Guo, X., Cui, J. (2015). Finite element analysis and experimental research on mechanical performance of bolt connections of corrugated steel plates. International Journal of Steel Structures, 15 (1), 193–204. doi: https://doi.org/10.1007/s13296-015-3014-4
  28. Tkachuk, М. А., Ishchenko, O. A., Diomina, N. A., Tkachuk, M. M., Grabovskiy, A. V., Shemanska, V. V., Vasilchenko, D. R. (2018). Contact interaction elements stamping tool. Visnyk NTU «KhPI», 41 (1317), 67–76.
  29. Tkachuk, M., Bondarenko, M., Grabovskiy, A., Sheychenko, R., Graborov, R., Posohov, V. et. al. (2018). Thin­walled structures: analysis of the stressed­strained state and parameter validation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (91)), 18–29. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.120547
  30. Vollebregt, E., Segal, G. (2014). Solving conformal wheel–rail rolling contact problems. Vehicle System Dynamics, 52 (sup1), 455–468. doi: https://doi.org/10.1080/00423114.2014.906634
  31. Tarasov, A. F., Korotkiy, S. A. (2010). Modelling of dividing operations on the basis of degree material’s plasticity resource use estimation in the environment of finite-element analysis system ABAQUS. Novi materialy ta tekhnolohiyi v metalurhiyi ta mashynobuduvanni, 1, 114–117.
  32. Movshovich, I. Ya., Frolov, E. A., Bondar', O. V. et. al. (2013). Issledovanie parametrov tochnosti sborki universal'no-sbornoy perenalazhivaemoy osnastki. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem, 5, 17–21.
  33. Oujebbour, F.-Z., Habbal, A., Ellaia, R., Zhao, Z. (2014). Multicriteria shape design of a sheet contour in stamping. Journal of Computational Design and Engineering, 1 (3), 187–193. doi: https://doi.org/10.7315/jcde.2014.018
  34. Washizu, K. (1982). Variational Methods in Elasticity & Plasticity. Oxford–New York. Pergamon Press, 630.
  35. Ishchenko, O., Tkachuk, М., Grabovskіy, A., Tkachuk, М., Skripchenko, N., Meretska, K. (2018). Contact interaction of elements separate stamps: models, legislation, criteria of design solutions. Mekhanika ta mashynobuduvannia, 1, 47–59.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-07-24

Як цитувати

Tkachuk, M. M., Grabovskiy, A., Tkachuk A., M., Hrechka, I., Ishchenko, O., & Domina, N. (2019). Дослідження множинної контактної взаємодії елементів розділових штампів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (100), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174086

Номер

Розділ

Прикладна механіка