Дослідження множинної контактної взаємодії елементів розділових штампів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174086Ключові слова:
контактна взаємодія, розділовий штамп, напружено-деформований стан, контактний тискАнотація
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
Посилання
- Johnson, K. L. (1985). Contact Mechanics. Cambridge University Press, 462. doi: https://doi.org/10.1017/cbo9781139171731
- 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.
- 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
- 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
- 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
- Pohrt, R., Popov, V. L. (2013). Contact stiffness of randomly rough surfaces. Scientific Reports, 3 (1). doi: https://doi.org/10.1038/srep03293
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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.
- 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.
- 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
- Washizu, K. (1982). Variational Methods in Elasticity & Plasticity. Oxford–New York. Pergamon Press, 630.
- 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
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Mykola M. Tkachuk, Andriy Grabovskiy, Mykola Tkachuk A., Iryna Hrechka, Olga Ishchenko, Natalia Domina
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.