Контактное взаимодействие сложнопрофильных деталей машиностроительных конструкций с учетом локальной податливости поверхностного слоя

Abstract

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.09 – динамика и прочность машин. Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Министерство образования и наук Украины, Харьков, 2016. Диссертация посвящена разработке подходов, методов и моделей для исследования напряженно-деформированного состояния сложнопрофильных шероховатых тел с учетом контактного взаимодействия. В работе решена задача анализа контактного взаимодействия сложнопрофильных элементов машиностроительных конструкций с учетом дополнительных факторов влияющих на распределение контактных давлений (учет податливости поверхностного слоя, конечность размеров контактирующих тел). Предложено для анализа контактного взаимодействия сложнопрофильных тел применять вариант метода граничных уравнений, дополненный моделью учета податливости промежуточного слоя. Для моделирования упругого слоя применена модель Винклера. Предложенный метод исследования контактного взаимодействия объединяет в рамках единых соотношений "локальные" и "глобальные" характеристики податливости контактирующих шероховатых тел. Решен ряд прикладных задач анализа контактного взаимодействия, а именно проведено исследование влияния формы зазора и податливости шероховатого слоя на характер распределений контактных давлений, проведено исследование контактного взаимодействия прямоугольного в плане штампа со скруглениями, решена задача контакта подшипника качения с модифицированным двурадиусным роликом, проведен анализ взаимодействия шаровых поршней с беговыми дорожками гидрообъмной передачи танковой трансмиссии. Во время выполнения работы проведен ряд экспериментальных исследований для анализа контактного взаимодействия сложнопрофильных элементов машиностроительных конструкций с учетом податливости шероховатого слоя. Для исследования контактных давлений задействована технология контактных отпечатков с использованием чувствительных пленок. Проведено сравнение полученных численных результатов исследований с полученными экспериментальными данными. Подтверждена точность и достоверность предложенных методов и моделей, а также созданного программно-модельного комплекса.

The thesis in qualification for a scientific degree of Candidate of Technical Science in speciality 05.02.09 - dynamics and strength of machines, National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to development of approaches, methods and models for analysis of stress-strain state of complex-shaped bodies with account for their contact over rough surfaces. In the present work the contact problem is solved for complex-shaped elements of engineering structures with local compliance of the surface layer. For this purpose a variation to the boundary integral equations method extended with a Winkler-type model of elastic layer is proposed. The resulting approach combines in a unified formulation the "local" and "global" compliance characteristics of the contacting rough bodies. The numerical implementation of the boundary element method is included in a software-and-model complex for analysis of contact interaction of complex-shaped bodies. A number of applied contact problems is solved. Namely, the influence of the gap and rough layer compliance on the contact pressure distribution is studied for the following cases: contact of a rectangular round-end stamp with a flat surface, junction of a rolling bearing and a modified double-radius roller, normal traction between spherical pistons and treadmills of a tank transmission. Numerical results of the research are compared to experimental data. Accuracy and reliability of the proposed methods and models, as well as special-purpose software-andmodel complex are confirmed.