Контактна взаємодія складнопрофільних деталей машинобудівних конструкцій з урахуванням локальної податливості поверхневого шару

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2016. Дисертація присвячена розробці підходів, методів і моделей для дослідження напружено-деформованого стану складнопрофільних тіл з урахуванням їхнього контакту по шорстких поверхнях. У роботі розв'язана задача аналізу контактної взаємодії складнопрофільних елементів машинобудівних конструкцій за наявності локальної податливості поверхневого шару. Для цього запропоновано варіант методу граничних рівнянь, в який додана модель пружного проміжного шару за Вінклером. Отриманий метод дослідження контактної взаємодії об'єднує в рамках єдиних співвідношень "локальні" та "глобальні" характеристики податливості контактуючих шорстких тіл. Числова реалізація методу граничних елементів здійснена в спеціалізованому програмно-модельному комплексі для дослідження контактної взаємодії складнопрофільних тіл. Розв'язано низку прикладних задач аналізу контактної взаємодії, а саме проведено дослідження впливу форми зазору і податливості шорсткого шару на характер розподілів контактного тиску у наступних випадках: контакту прямокутного в плані штампа з округленнями з плоскою поверхнею, спряження підшипника кочення з модифікованим дворадіусним роликом, передачі зусиль між кульовими поршнями та біговими доріжками в гідрооб'ємній передачі танкової трансмісії. Проведене порівняння отриманих числових результатів досліджень з експериментальними даними. Підтверджено точність і достовірність запропонованих методів та моделей, а також створеного програмно-модельного комплексу.

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.