Напряженное состояние и прочность составных цилиндров и колец с учетом контактной податливости

• Автор: Барабанова, Любовь Павловна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 209 с. : ил.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1 Исследование контактной податливости
1.2 Напряженное состояние составных цилиндров
1.3 Напряженное состояние составных колец с учетом контактной
податливости
2. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ ПОДАТЛИВОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ С РАЗЛИЧНОЙ ШЕРОХОВАТОСТЬЮ
2.1 Особенности структуры металлических поверхностей
2.2 Сближение поверхностей контакта при нагружении
2.3 Определение параметров аппроксимирующих функций
3. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СОСТАВНЫХ ЦИЛИНДРОВ И КОЛЕЦ ПРИ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКЕ
3.1 Напряженное состояние составных цилиндров при посадке слоев
с натягом
3.2 Исследование напряженного состояния составных цилиндров по результатам измерения объема межслойного пространства
3.3 Напряженное состояние при посадке бандажа на сплошной диск
с различной шероховатостью
3.4 Анализ напряженного состояния и оценка прочности составных
цилиндров и колец
4. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЦИЛИНДРОВ И СОСТАВНЫХ КОЛЕЦ ПРИ НЕОСЕСИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РЕШЕНИЯ МКЭ
4.1 Дискретное моделирование в плоской задаче теории упругости
4.1.1 Основные уравнения непрерывной математической модели напряженного состояния деформируемого тела
4.1.2 Основные уравнения дискретной математической модели напряженного состояния деформируемого тела
4.2 Решение тестовых задач для определения точности программного комплекса МАКРАМЕ
4.2.1 Кольцо, нагруженное снаружи равномерным давлением
4.2.2 Сжатие кольца по толщине стенки двумя сосредоточенными силами
4.2.3 Сжатие кольца диаметральными сосредоточенными силами
4.2.4 Контактная задача для монолитного цилиндра, нагруженного распределенной по длине диаметральной силой и опирающегося
на жесткую полуплоскость
4.3 Решение контактной задачи для цилиндров, нагруженных распределенной по длине диаметральной силой и опирающихся на жесткую полуплоскость, с учетом шероховатости
4.3.1 Контактная задача для монолитного цилиндра
4.3.2 Контактная задача для полых цилиндров
4.4 Напряженное состояние составного кольца, сжатого по толщине стенки двумя распределенными силами при идеальном контакте
и с учетом шероховатости контактирующих слоев
4.5 Анализ напряженного состояния и оценка прочности цилиндров
и составных колец
5. АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ПЛОСКОЙ ЗАДАЧИ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ ДЛЯ СОСТАВНЫХ КОЛЕЦ, НАГРУЖЕННЫХ ПО ВНУТРЕННЕМУ И НАРУЖНОМУ КОНТУРАМ НЕОСЕСИММЕТРИЧНОЙ
НАГРУЗКОЙ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы. Составные кольца и цилиндры широко применяются в самых разных областях машиностроения. От напряженного состояния (НС) посаженных друг на друга колец и цилиндров зависит безаварийная работа ответственных конструкций. Это втулки и кольца в опорах редукторов, бандажи колес электровозов, корпуса многослойных сосудов давления в химическом машиностроении. В современных методах расчета и проектирования знание НС деталей конструкции необходимо для оценки статической, циклической и хрупкой прочности конструкции и при определении ее остаточного ресурса.
Вопросам решения плоских задач теории упругости посвящена обширная литература, развиты мощные методы аналитического и численного решения задач в трудах Н.И. Мусхелишвили, С.П. Тимошенко, А.И. Лурье и других авторов. Многослойные конструкции исследованы в работах С.А. Амбарцумяна, А.Я. Александрова и Л.М. Куршина, В.В. Болотина и Ю.Н. Новичкова, Э.И. Григолюка, Ю.В. Немировского, Г.С. Шапиро и B.C. Никишина и других ученых.
В тоже время стальные составные конструкции имеют ряд особенностей, которые затрудняют применение к ним общих методов решения плоских задач теории упругости и теории оболочек. Это, прежде всего, неидеальность поверхностей сопрягаемых деталей, которая приводит к сложному контактированию деталей и возникновению в зоне контакта промежуточного слоя, характеристики которого нелинейно зависят от давления. Другая особенность составных конструкций заключается в том, что в направлении нормали к поверхности контакта они являются системами с односторонней связью: детали воспринимают только напряжения сжатия и отстают друг от друга при возникновении напряжений растяжения на линии контакта. Это вызывает дополнительные нелинейности в задачах о НС составных конструкций, учет которых осуществлен в настоящее время недостаточно полно.
Исследование НС составных колец и цилиндров с учетом реальных особенностей контакта деталей, разработка математических моделей НС составных колец и цилиндров являются актуальной задачей в современных расчетах на прочность составных деталей.
Целью диссертационной работы являются расчетные исследования НС составных цилиндров и колец с учетом односторонних контактных связей и

1. В отличие от листового проката в механически обработанных образцах практически отсутствует волнистость срединной поверхности образцов. Тем не менее функция контактной податливости механически обработанных поверхностей хорошо аппроксимируется функцией контактного сближения, совпадающей по своей структуре с функцией сближения шероховатых поверхностей листового проката.
2. Параметры функции контактного сближения механически обработанных поверхностей не совпадают с соответствующими параметрами шероховатости и волнистости поверхностей листового проката.
3. Амплитуда волнистости поверхности и полная деформация тем больше, чем грубее обработка поверхности.
4. Первичное нагружение образцов сопровождается пластическими деформациями, составляющими до 70% от полной деформации. Это обстоятельство надо иметь в виду при посадке деталей с натягом.
5. Упругое сближение поверхностей максимально для шлифованных образцов и в 1,5-2 раза больше, чем для точеных образцов.
6. Упругое сближение поверхностей уменьшается в 1,13-1,33 раза с увеличением силы предварительного сжатия в 2,5 раза.
7. При сравнении экспериментальных и расчетных величин сближения шероховатых поверхностей 5 средняя квадратичная ошибка не превышает 4% и уменьшается с увеличением силы первоначального нагружения образцов.