Напряженно-деформированное состояние в области контакта массивных деталей и оболочек

• Автор: Новиков, Сергей Павлович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 220 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор методов решения нормальных контактных задач и постановка проблемы контактирования массивного тела и оболочки
1.1. Теоретические основы решения задач контакта
1.2. Современные методы и приемы решения контактных задач
1.2.1. Анализ современного состояния вопросов и тенденции
развития численных методов решения задач контакта
1.2.2. Решение нормальных задач
1.2.3. Решение задач с учетом трения
1.3. К вопросу о построении конечноэлемеитных моделей контактирующих тел
1.3.1. Методы дискретизации плоских расчетных схем
1.3.2. Методы построения адаптированных сеток
1.4. Анализ эффективности методов с позиций особенности объекта исследования
Глава 2. Основы метода решения нормальной контактной задачи для массивного тела и оболочки и особенности его программной реализации
2.1. Основные положения метода сил применительно к решению контактной задачи
2.2. Методика решения контактной задачи для массивного тела и оболочки
2.2.1. Определение круга задач, решаемых с помощью разработанной методики
2.2.2. Алгоритм решения нормальной контактной задачи для массивного тела и оболочки
2.2.3. Алгоритм повышения точности решения

2.2.4. Особенности программной реализации алгоритмов
2.2.5. Решение проверочной задачи
2.3. Построение расчетных конечноэлементных моделей контактирующих тел
2.3.1. Адаптация конечноэлементных сеток к решению контактных задач методом сил
2.3.2. Алгоритм построения копечноэлементных расчетных схем
2.3.3. Программная реализация алгоритма
2.3.4. Тестирование алгоритма
2.4. Основы программного комплекса «Finite Element Method Studio»
2.4.1. Формирование структурных и функциональных требований к программному комплексу
2.4.2. Программные средства разработки комплекса
2.4.3. Состав системы и ее структура
2.4.4. Автоматизация общего алгоритма метода конечных
элементов
2.4.5. Описание элементного программного модуля
2.4.6. Организация хранения глобальной матрицы жесткости
2.4.7. Визуализация результатов расчета
2.4.8. Тестирование программного комплекса
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Решение задач контакта массивных тел и оболочек
различных геометрических форм
3.1. Цели и задачи исследования
3.2. Выбор оптимальной конечноэлементной модели контактирующих

3.3. Исследование контакта шара и сферической оболочки
3.3.1. Анализ влияния толщины стенки оболочки на основные
характеристики контакта

3.3.2. Распределение контактных давлений при уменьшении
толщины стенки оболочки
3.3.3. Исследование характера отклонений численных параметров контакта от соответствующих значений по решению Герца
3.4. Исследование влияния геометрической конфигурации оболочки
па параметры контакта
3.5. Основные результаты исследования
Глава 4. Экспериментальное исследование контакта сферической
оболочки и массивного тела, ограниченного плоскостью
4.1. К вопросу о целях экспериментального исследования
4.2. Методика проведения эксперимента
4.3. Проведение физического эксперимента
4.3.1. Описание моделей и приспособлений для проведения эксперимента
4.3.2. Результаты экспериментального исследования
4.4. Проведение численного эксперимента
4.4.1. Конечноэлементные модели контактирующих тел
4.4.2. Проведение численных расчетов
4.4.3. Оценка достоверности результатов численного исследования
4.5. Выводы по главе
Глава 5. Решение прикладной контактной задачи для опоры и
трубчатой направляющей конвейера с подвесной лентой
5.1. Описание объекта исследования
5.2. Постановка задачи контактирования ролика и трубчатой направляющей конвейера
5.3. Построение конечноэлементных расчетных схем контактирующих тел
5.4. Анализ напряженно-деформированного состояния цилиндрической роликовой опоры ленточного конвейера

Во-первых, невозможность представления оболочки в виде полупространства, а следовательно, невыполнение допущения в решении Герца и невозможность использования решения Буссинеска.
Во-вторых - значительная податливость оболочечной конструкции и, как следствие, большие перемещения контактных узлов, лежащих на поверхности последней.
В-третьих, сложный характер напряженно-деформированного состояния контактирующих тел, в связи с тем, что к общей деформации оболочки добавляется местная деформация ее стенки.
В-четвертых, новизна поставленной задачи и полное отсутствие каких-либо разработок в этой области.
Учитывая эти особенности можно сделать вывод о проблематичности применения аналитических подходов и необходимости использования численных методик расчета.
Анализируя современные численные методы решения контактных задач, можно их разбить на две большие группы по характеру осуществления расчета: прямые и итерационные.
Среди итерационных методов, как было указано выше, существует достаточно много эффективных методик решения задач контакта. Так алгоритм, предложенный в работе [51], использует релаксационную схему деформирования, соответствующую итерационной процедуре решения задачи. Он позволяет решать задачи с трением при сложных законах нагружения. Однако все итерационные методы является медленно сходящимся в случаях, если контактирующее тело имеет большую податливость. А именно такой особенностью и обладает объект исследования.
Алгоритмы подобные предложенному в работе [83], является медленнодействующими, так как предполагают пошаговое увеличение нагрузки и требуют решения задачи МКЭ на каждом шаге.
Среди прямых методик решения контактных задач можно отметить метод сил и метод зазорных элементов. Однако последний предполагает составление