Інтегрована розрахункова-експериментальна технологія аналізу контактної взаємодії з урахуванням пружного проміжного шару

Abstract

У роботі міститься вирішення актуальної наукової проблеми механіки деформівного твердого тіла. Ця проблема полягає у створенні теоретичних основ розрахунково-експериментального дослідження контактної взаємодії складнопрофільних тіл. Розроблені підходи, методи і моделі для дослідження контактної взаємодії цих складнопрофільних тіл із урахуванням мікромеханічних властивостей поверхневих і проміжних шарів, які визначають їхню локальну контактну нелінійну жорсткість. Установлені якісно нові закономірності впливу на розподіл контактного тиску профілю контактуючих тіл та властивостей проміжного шару. Із застосуванням створених методів, моделей та засобів досліджень розв’язано низку модельних та прикладних задач. Установлено, що область контакту може змінювати форму і розміри при варіюванні геометричної форми контактуючих тіл, властивостей матеріалів проміжних шарів та рівня навантажень. Ця область може бути однозв'язною або багатозв'язною. Також може змінюватися характер розподілу контактного тиску. Його максимальні рівні можуть досягатися або у центральній частині області контакту, або ближче до периферії.

The work delivers solution to a relevant scientific problem of solid mechanics. It consists in developing theoretical basis for computational and experimental research of contact interaction of complex-shaped bodies with account for micromechanical models of roughness and other intermediate or surface layers. New methods and models have been developed for the analysis of contact interaction of complex-shaped bodies with account for the micromechanical properties of surface and intermediate layers characterized by nonlinear local contact stiffness. The developed methods and models as well as the numerical analysis tools have been applied to a series of model and applied problems. The deformation behaviour of novel materials with network microstructures of one-dimensional elements has been determined. Macroscopical properties of these materials have been evaluated based on the special microscopic models and the homogenization methods. Regularities in contact distribution and its dependence on geometrical and physical factors have been determined for various complexshaped bodies. New design solutions for machine elements that improve their strength and durability have been justified. The developed methods and analysis tools have been introduced into the design of new engineering products. Their implementation resulted in improved technical characteristics of protection, structural and functional elements of transport vehicles of special purpose, gear transmissions, technical equipment, hydrovolumetric drives and so on. The conducted computational and experimental studies showed good agreement with the real response of network materials and the observed behavior of interacting elastic bodies with intermediate contact layer.