Визначення характеристик контактної взаємодії елементів конструкцій за варійованих властивостей поверхневих шарів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.318616Ключові слова:
контактна взаємодія, проміжний шар, область контакту, контактний тиск, розділовий штампАнотація
Об’єкт дослідження – напружено-деформований стан контактуючих елементів машинобудівних конструкцій близької форми. Моделюються наявність та податливість поверхневих шарів та покриттів. Вирізняються випадки співпадаючої форми контактуючих поверхонь тіл, а також збурення форми цих поверхонь. Проблема, що вирішувалася, полягає у тому, що натепер методи аналізу контактної взаємодії таких тіл недостатньо розвинені.
Попередньо установлено, що для випадку співпадаючої форми контактуючих поверхонь область контакту не залежить від рівня навантажень. При цьому розподіл контактного тиску пропорційний діючому навантаженню. Такі особливості розв’язку не залежать від властивостей матеріалів поверхневих шарів. Інша ситуація спостерігається за збурення форми контактуючих поверхонь тіл. Зокрема, установлено, що властивості матеріалів поверхневих шарів чинять сильний вплив і на форму та розміри області контакту тіл, і на розподіл контактного тиску (різниця – у 1,5-2,5 рази та більше).
Для моделювання напружено-деформованого стану контактуючих тіл залучається теорія варіаційних нерівностей. У результаті задача про контактну взаємодію тіл із поверхнями близької форми зводиться до проблеми мінімізації модифікованого енергетичного функціоналу. Мінімізація здійснюється на множині розподілів переміщень, яка описує умови непроникнення тіл одне в одного. Для дискретизації задачі про визначення напружено-деформованого стану контактуючих тіл залучається метод скінченних елементів. Побудована параметрична модель дає можливість визначати напружено-деформований стан контактуючих тіл при варіюванні збурення номінальної форми тіл та властивостей їхніх поверхневих шарів. Це відрізняє створені моделі, методи та установлені закономірності від відомих
Посилання
- 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. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154378
- Tkachuk, M. M., Grabovskiy, A., Tkachuk A., M., Hrechka, I., Ishchenko, O., Domina, N. (2019). Investigation of multiple contact interaction of elements of shearing dies. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (100)), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174086
- Johnson, K. L. (1985). Contact Mechanics. Cambridge University Press, 462. https://doi.org/10.1017/cbo9781139171731
- Popov, V. L. (2017) Contact Mechanics and Friction. Heidelberg: Springer Berlin, 391. https://doi.org/10.1007/978-3-662-53081-8
- Barber, J. R. (2018). Contact Mechanics. Springer, 585. https://doi.org/10.1007/978-3-319-70939-0
- Grabovskiy, A., Tkachuk, M. А., Domina, N., Tkachuk, G., Ishchenko, O., Tkachuk, M. M. et al. (2021). Numercnal analysis of contact interaction of bodies with nearly form surfaces. Bulletin of the National Technical University «KhPI» Series: Engineering and CAD, 2, 29–38. https://doi.org/10.20998/2079-0775.2021.2.05
- Popp, A., Wriggers, P. (Eds.) (2018). Contact Modeling for Solids and Particles. Cham: Springer, 228. https://doi.org/10.1007/978-3-319-90155-8
- Ciarlet, P., Luneville, E. (2023). The Finite Element Method: From Theory to Practice. Wiley-ISTE, 400. https://doi.org/10.1002/9781394229758
- Martynyak, R. M., Prokopyshyn, I. A., Prokopyshyn, I. I. (2015). Contact of Elastic Bodies with Nonlinear Winkler Surface Layers. Journal of Mathematical Sciences, 205 (4), 535–553. https://doi.org/10.1007/s10958-015-2265-0
- Huang, K., Zhang, S. (2023). Beyond Monotone Variational Inequalities: Solution Methods and Iteration Complexities. Pacific Journal of Optimization. https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.04153
- Trémolières, R., Lions, J.-L., Glowinski, R. (2011). Numerical Analysis of Variational Inequalities. Amsterdam: Elsevier. 775.
- Kalker, J. J. (1977). Variational Principles of Contact Elastostatics. IMA Journal of Applied Mathematics, 20 (2), 199–219. https://doi.org/10.1093/imamat/20.2.199
- Ciavarella, M., Papangelo, A. (2021). On the Interaction of Viscoelasticity and Waviness in Enhancing the Pull-Off Force in Sphere/Flat Contacts. Tribology Letters, 69 (4). https://doi.org/10.1007/s11249-021-01488-w
- Pohrt, R., Popov, V. L. (2013). Contact Mechanics of Rough Spheres: Crossover from Fractal to Hertzian Behavior. Advances in Tribology, 2013, 1–4. https://doi.org/10.1155/2013/974178
- Ciavarella, M. (2015). Adhesive rough contacts near complete contact. International Journal of Mechanical Sciences, 104, 104–111. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2015.10.005
- Pohrt, R., Li, Q. (2014). Complete boundary element formulation for normal and tangential contact problems. Physical Mesomechanics, 17 (4), 334–340. https://doi.org/10.1134/s1029959914040109
- Persson, B. N. J. (2001). Elastoplastic Contact between Randomly Rough Surfaces. Physical Review Letters, 87 (11). https://doi.org/10.1103/physrevlett.87.116101
- Subbotin, O., Bilozerov, V., Volkov, O., Subbotinа, V., Shevtsov, V. (2022). Friction properties of mаo coatings on aluminum alloys. Bulletin of the National Technical University «KhPI» Series: Engineering and CAD, 2, 59–63. https://doi.org/10.20998/2079-0775.2022.2.07
- Agureev, L., Savushkina, S., Ashmarin, A., Borisov, A., Apelfeld, A., Anikin, K. (2018). Study of Plasma Electrolytic Oxidation Coatings on Aluminum Composites. Metals, 8 (6), 459. https://doi.org/10.3390/met8060459
- Subbotinа, V., Al-Qawabeha, U. F., Belozerov, V., Sоbоl, O., Subbotin, A., Tabaza, T. A., Al-Qawabah, S. M. (2019). Determination of influence of electrolyte composition and impurities on the content of α-AL2O3 phase in MАO-coatings on aluminum. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (12 (102)), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.185674
- Belozerov, V., Sоbоl, O., Mahatilova, A., Subbotinа, V., Tabaza, T. A., Al-Qawabeha, U. F., Al-Qawabah, S. M. (2018). Effect of electrolysis regimes on the structure and properties of coatings on aluminum alloys formed by anodecathode micro arc oxidation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (12 (91)), 43–47. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.121744
- Tkachuk, N. A., Diachenko, S. S., Posviatenko, E. K., Kravchenko, S. A. et al. (2015). Kontynualnaia y dyskretno-kontynualnaia modyfykatsyia poverkhnostei detalei. Kharkiv: Shchedra sadyba plius, 259.
- Tkachuk, M. M. (2023). Kontaktna mekhanika til iz urakhuvanniam neliniinykh vlastyvostei poverkhnevykh ta promizhnykh shariv. Dnipro: Vydavets Obdymko Olha Stanislavivna, 255.
- Grabovskiy, A., Tkachuk, M. А., Kokhanovska, O., Tkachuk, M. M., Domina, N., Tkachuk, G. et al. (2022). Contact interaction of similar shape bodies at small disturbance of initial gap distribution. Bulletin of the National Technical University «KhPI» Series: Engineering and CAD, 2, 23–34. https://doi.org/10.20998/2079-0775.2022.2.03
- Washizu, K. (1975). Variational Methods in Elasticity and Plasticity. Pergamon Press, 420.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Mykola M. Tkachuk, Natalia Domina, Ganna Tkachuk, Andriy Grabovskiy, Mykola A. Tkachuk, Olexandr Shut, Anton Zavorotnii, Andrii Lipeiko
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.
