Чисельний аналіз контактної взаємодії тіл із поверхнями близької форми

Abstract

У роботі на прикладі елементів конструкції із номінально близькими (майже співпадаючими) поверхнями описані дослідження контактної взаємодії їхніх деталей. Між елементами контактуючих деталей існує нерівномірно розподілений зазор. Від закону розподілу цього зазору залежить розподіл контактних зон та контактного тиску. Відповідно, від цього залежить напружено-деформований стан контактуючих тіл. Оскільки задача при цьому є суттєво нелінійною, то зі зростанням навантаження закони розподілу контактних зон та контактного тиску змінюються. Це різко змінює характер розв’язку порівняно із варіантом співпадіння контактуючих поверхонь. У останньому випадку розподіл контактного тиску, як установлено раніше, прямо пропорційний рівню навантажень, а зона контакту є незалежною від рівня навантажень. Отже, для реальних конструкцій, для яких неможливо позбутися відхилень від номінально співпадаючих форм, важливо враховувати вплив варіювання таких збурень на розподіл контактного тиску та на компоненти напружено-деформованого стану. Ці питання досліджені та описані у роботі на прикладі елементів штампів.

Contact interaction of structural elements has beenstudied in the case of nominally close (nearly matching) surfaces. A non uniform gap is present between the contacting parts. Contact pressure and contact spot depend on the shape of this gap. Correspondingly so does the stress-strain state of the contacting bodies too. Since the problem is essentially nonlinear, the contact pressure distribution and the contact zones change with the growing loads. The solution is qualitatively different to the case of perfectly matching bodies. For the latter case, the contact pressure is linearly proportional to the load and the contact zone is predefined. Hence for the real structures for which the deviation from the nominal shape is unavoidable the impact of these inaccuracies on the contact pressure distribution and the stress-strain state need to be taken into account. This problem is addressed in the paper by example of elements of stamping dies.