Аналитические решения осесимметричных контактных задач теории упругости для функционально-градиентного слоя

• Автор: Волков, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Г ЛАВА 1. Обзор методов создания, исследования и математического моделирования защитных покрытий
1.1 Технологии создания и применения защитных покрытий
1.2 Методы определения физических и геометрических характеристик покрытия. Метод наноиндентирования
1.3 Математическое моделирование механического поведения покрытий
ГЛАВА 2. О внедрении индентора в неоднородное упругое покрытие постоянной толщины, лежащее на деформируемом основании
2.1 Выбор математической модели и постановка контактной задачи (о внедрении жесткого индентора в неоднородное покрытие, лежащее на деформируемом основании)
2.2 Интегральное уравнение задачи
2.3 Численное построение трансформанты Ь(и) ядра интегрального уравнения в случае скачка упругих модулей в зоне сопряжения покрытие/подложка
2.4 Численный анализ влияния жесткости упругого основания на поведение трансформант ядер для случая свободно лежащего и закрепленного слоя
2.5 Приближенное аналитическое решение парных интегральных уравнений, порождаемых контактной задачей о внедрении конического индентора в неоднородное упругое полупространство
2.6 Вывод основных соотношений для численного построения полей деформаций, напряжений и смещений по глубине неоднородного
полупространства
ГЛАВА 3. Численный анализ влияния геометрических и упругих параметров на решение контактной задачи о вдавливании индентора в неоднородное покрытие
3.1 Анализ влияния упругих параметров подложки на распределение контактных напряжений и напряженное состояние в однородном и неоднородном покрытии при внедрении индентора с плоской формой основания

3.2 Численный анализ напряженного-деформированного состояния под
индентором со сферической формой основания
3.3 Численный анализ напряженного-деформированного состояния под индентором с конической формой основания
3.4 Анализ механических свойств двухслойных антифрикционных покрытий
железнодорожных рельс
ГЛАВА 4. Осесимметричная контактная задача об изгибе круглой пластины, лежащей на неоднородном мягком слое конечной толщины
4.1 Постановка задачи
4.2 Построение решения
4.3 Численное построение контактных напряжений возникающих под пластиной
в случае действия на нее равномерно распределенной нагрузки
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертации
В настоящее время во многих отраслях промышленности и на транспорте для повышения износоустойчивости изделий, увеличения сроков эксплуатации механизмов и машин, повышения коррозийной стойкости, способности функционировать в широком диапазоне температур используются функциональноградиентные и наноструктурные покрытия. Преимущества, связанные с увеличением срока эксплуатации изделий, стимулируют процесс создания функционально-градиентных покрытий, несмотря на все возрастающую сложность разработки новых технологий получения таких материалов. Существующие способы получения функционально-градиентных покрытий позволяют добиться заданного закона изменения упругих свойств покрытия по его толщине.
К основным направлениям развития современных технологий создания покрытий относятся следующие:
- разработка и внедрение новых способов производства многофункциональных композитных и градиентных покрытий на основе многокомпонентного напыления и лазерного плакирования;
- изготовление специализированных функциональных тонкослойных (10-100 мкм) и толстослойных (100-1000 мкм) покрытий для промышленности и транспорта;
- внедрение комплексной диагностики для контроля параметров изготовленного покрытия: твердость (модуль Юнга) покрытия по его толщине, количество и качество слоев и их толщины и т. д. В качестве метода диагностики и контроля покрытий успешно применяется и развивается метод наноиндентирования. Полученные благодаря этому методу знания о структуре и свойствах покрытия (модуль Юнга, значения коэффициента Пуассона, толщина покрытия и т. п.) дают необходимую основу для построения математической модели покрытия;
- математическое моделирование свойств и функциональных характеристик покрытий в процессе их эксплуатации.

[—•—Кривая! Кривая 2 |
I Кривая 1 ■■ Кривая 2|

I Кривая I Крпвая !
I Кривая! —Кривая

— Кривая 1 Крпвая 2[

[— ■ — Крпвая 1 Крпвая 2 | е)
Рисунок 2.6— Трансформанты ядра для однородного слоя, жестко сцепленного с полупространством, и однородного слоя, свободно лежащего на
полупространстве