Методи, моделі та результати досліджень контактної взаємодії складнопрофільних тіл із урахуванням залежності характеристик матеріалу проміжних шарів від історії навантаження

Abstract

У роботі описано удосконалені методи аналізу контактної взаємодії складнопрофільних тіл та напружено-деформованого стану із нелінійними проміжними шарами, властивості яких залежать від історії навантаження. Ці методи побудовані на основі розвитку варіаційного принципу Калькера у частині розширення множини варійованих чинників за рахунок параметрів історії навантаження. Для цього побудовано удосконалену дворівневу модель контактної взаємодії складнопрофільних тіл, яка поєднує, на відміну від традиційних однорівневих підходів, мікро- та макромоделі. Ці моделі є взаємопов’язаними та більш адекватно описують поведінку матеріалів нелінійних шарів при багатоциклових навантаженнях. Додаткові параметри напружено-деформованого стану, які долучені до множини внутрішніх змінних, більш адекватно описують залежність фізико-механічних властивостей від поточного стану та історії навантаження, чим у традиційних підходах нехтують. Ці додаткові параметри створюють можливості для удосконалення концепції формування розв’язувальних співвідношень для аналізу контактної взаємодії тіл. На основі доповненої системи розв’язувальних співвідношень установлені закономірності зміни розподілу контактного тиску і напружено-деформованого стану складнопрофільних тіл залежно від геометричної форми на мікро- та макрорівнях та фізико-механічних властивостей матеріалів.

The paper describes improved methods for the analysis of complex shaped bodies contact interaction and the stress-strain state with nonlinear intermediate layers, the properties of which depend on the load history. These methods are based on the development of the Calker variation principle in terms of expanding the set of variable factors due to the parameters of the load history. To do this, an improved two-level model of complex shaped bodies contact interaction is built, which combines, in contrast to traditional one-level approaches, micro- and macromodels. These models are interrelated and more adequately describe the behavior of nonlinear layer materials under multicycle loads. Additional parameters of the stress-strain state, which are attached to a set of internal variables, more adequately describe the dependence of physical and mechanical properties on the current state and the history of the load than in traditional approaches are neglected. These additional parameters create opportunities to improve the concept of forming solving relations for the analysis of bodies contact interaction. On the basis of the supplemented system of solving relations the regularities of change of distribution of contact pressure and stress-strain state of complex shaped bodies depending on a geometrical form on micro- and macrolevels and physical and mechanical properties of materials are established.