Дискретное моделирование жесткости стыкуемых поверхностей при автоматизированной оценке точности технологического оборудования

• Автор: Корзаков, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 261 с. : ил.

1.1. Исследование и моделирование контакта шероховатых поверхностей.

1.2. Параметры качества взаимодействующих между собой поверхностей

1.3. Определение основных параметров контакта на основании математической модели образования погрешностей во время механической обработки

1.4. Анализ контактных задач решаемых методом конечных элементов.

1.5. Постановка задачи исследования

Выводы к 1ой главе

Глава 2. Построение модели контактирующих поверхностей на основе

имитационной контактной задачи.

2.1. Постановка имитационной контактной задачи.

2.2. Концепция дискретной модели точности

2.3. Вывод основных соотношений теории упругости на основе метода конечных элементов.
2.3.1. Двумерный симплекс элемент.
2.3.2. Одномерный симплекс элемент
2.4. Моделирование контакта в стыке
2.4.1. Вывод выражений для стержневого элемента.
2.4.2. Вывод выражений для определения перемещений контактирующих узлов
2.4.3. Вывод выражений для определения контактных нагрузок
2.5. Решение контактной задачи методом конечных элементов. Выводы ко 2ой главе.
Глава 3. Решение двумерной задачи теории упругости с использованием метода конечных элементов МКЭ.
3.1. Упругая полуплоскость, нагруженная сосредоточенной силой, перпендикулярной к границе задача Фламана
3.2. Функциональные возможности программного комплекса КЕМКАА.
3.2.1. Перечень необходимых исходных данных
3.2.2. Алгоритм решения задачи.
3.3. Функциональные возможности программного комплекса БАЗИС
3.3.1. Перечень необходимых исходных данных
3.3.2. Алгоритм решения задачи.
3.4. Сравнение результатов расчета
Выводы к 3ей главе.
Глава 4. Решение контактной двумерной задачи теории упругости с использованием метода конечных элементов МКЭ
4.1. Функциональные возможности программного комплекса КЕМКАА
4.1.1. Перечень необходимых исходных данных.
4.1.2. Алгоритм решения задачи
4.2. Упругие перемещения в цилиндрических соединениях с зазором.
4.3. Два соприкасающихся цилиндра с параллельными осями. 5 Выводы к 4ой главе.
Глава 5. Оценка влияния неровности поверхности на основе использования решения контактной задачи.
5.1. Моделирование контактной жесткости с учетом рельефа неровности поверхности
5.2. Моделирование волнистости и шероховатости
5.3 Функциональные возможности программного комплекса
I
5.3.1. Перечень необходимых исходных данных
5.3.2. Алгоритм решения задачи
5.4. Моделирование контактной жесткости с учетом рельефа шероховатости поверхности
5.5. Моделирование контактной жесткости на монолитной модели теории упругости
Выводы к 5ой главе
Основные выводы.
Список литературы


На точность обработки изделия влияют нормальные и тангенциальные смещения в неподвижных соединениях, особенно в станочных переналаживаемых приспособлениях, имеющих большое количество неподвижных стыков. Для таких соединений динамическая и статическая жесткость используемого оборудования являются особенно важными факторами изза развития динамических сил, возникающих в технологической системе при обработке деталей. В процессе эксплуатации технологического оборудования на рабочих участках пар трения происходит износ, приводящий к искажению формы контактирующих деталей и, как следствие, к снижению технических характеристик станков, а на поверхностях неподвижных стыков развивается фреттингкоррозия. Важнейшие показатели качества, такие как точность, надежность и долговечность в значительной степени зависят от износостойкости, фрикционных характеристик, контактной жесткости и многих других эксплуатационных свойств конструктивных звеньев, образующих технологическую систему. Эти свойства в немаловажной степени сказываются на этапах базирования изделия, его настройки и обработки, в процессе его сборки, а так же на точности изготовления изделий и сохранения точности во время его эксплуатации. Качество поверхностей изделий определяется такими показателями как геометрией поверхностей сопряжений, физикомеханическими свойствами, а так же химическим составом наружных слоев, которые влияют на их служебные свойства такие как износостойкость, контактную жесткость, фрикционные характеристики, плотность соединений и прочность посадок. И.Я. Штаерман сделал первую попытку учесть свойства и влияние шероховатого слоя при теоретическом решении контактных задач, введя в рассмотрение комбинированное основание, при нагружении которого, помимо деформации всего упругого тела, возникают дополнительные локальные деформации, пропорциональные давлению в данной точке, моделирующие перемещения в шероховатом поверхностном слое. М.И. Теплый , Г . Я. Попов, В. В. Савчук использовали для исследования контактных задач с круговыми границами разработанные И. Я. Штаерманом модели шероховатого слоя. Изготовленные на технологическом оборудовании изделия имеют отклонения от идеального геометрического образа изображаемого на чертежах, именуемые погрешностями обработанной поверхности. Анализ литературы в области изучения геометрии и механики процесса контактирования деталей технологического оборудования, приведенный в работах А. Г. Суслова 2, , И. В. Крагельского , , З. М. Левиной , , Д. Н. Решетова , , , И. Б. Демкина 1, , Э. В.Рыжова , , И. Проникова , , К. В. Вотинова . А.П. Соколовского , Б. С. Балакшина , , В. А. Кудинова и других авторов показал, что величина возникающих отклонений формы зависит в основном от вида механической обработки, физикомеханических и геометрических параметров заготовки, точности и жесткости технологической системы, а также износа и температурных дещ формаций станка. Максвелла до кривых нормального распределения. К образованию волнистости на поверхности изделия приводят колебания технологической системы станка с частотой превалирующего источника в сочетании с движением детали или инструмента. Волнистость уменьшается обычно с повышением жесткости технологической системы. Само повышение жесткости в свою очередь приводит к увеличению частоты колебаний и снижению амплитуды этих же колебаний. Наличие на поверхности изделия волнистости и отклонений от правильной геометрической формы огранка, неплоскостность, конусность, и т. Для расчета контактной жесткости в случае деформирования макроотклонений и волн упругого деформирования используются допущения, принятые в работах Д. Н. Решетова, З. В.В. Каминской , В. Г. Митрофанова , о пропорциональности нормальных сжатий поверхностных слоев и удельных давлений. Коэффициенты пропорциональности контактной податливости определяются экспериментально. В работах Э. В. Рыжева , А. Э.В. Рыжов, А. Эт средний шаг неровностей. Для численной оценки шероховатости предлагается ряд характеристик качества, через которые могут быть определены все параметры, используемые в расчетах на контактную жесткость, износ, прочность посадок и т. Э.В. Рыжов , , А. Эппу средний шаг волн.