Диссипативный разогрев и вязкоупругое поведение конструкций из эластомеров

• Автор: Дохняк, Богдан Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1989
• Место защиты: Ворошиловград
• Количество страниц: 191 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ УПРУГОМСВДСТВЕКНОЙ

МЕХАНИКИ ВЫССКОаПАСТИЧНЫХ ТЕЛ.

1.1. Разрешающие уравнения термоупругости для высокоэластичных тел.

1.2. Законы состояния вязкоупругих высокоэластичяых тел

1.3. Определение источников саморазогрева вязкоупругих материалов при гармоническом нагружении. .

ГЛАВА П. СООТНОШЕНИЯ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ

КВАЗИСГАТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ТЕРМОВЯЗКОУПРУГОСТИ

2.1. Конечноэлементная дискретизация уравнений термовязкоупругости

2.2. Вывод матрицы жесткости конечного элемента V 2.3. Определение вектора температурной нагрузки
2.4. Определение вектора дополнительной нагрузки вязкоупругого материала
2.5. Построение матрицы теплопроводности КЭ.
2.6. Исследование сходимости и точности численных решений методом конечных элементов.
ГЛАВА Ш. ЧИСЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МКЭ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ
ТЕРМОВЯЗКОУПРУГОСТИ НА ЭВМ
3.1. Алгоритмы решения задач термовязкоупругости. .
3.2. Реализация МКЭ для расчета температуры диссипативного саморазогрева конструкций из эластомеров при циклических нагружениях
3.3. Описание подсистемы ТЕРЭЛ для решения задач
г термоупругости эластомеров .
3.4. Описание подсистемы ВЭЛМА для определения
деформаций ползучести и напряжений релаксации
в конструкциях из эластомеров.
. 3.5. Описание подсистемы ТЕРМЭЛ расчета температурных
полей диссипативного разогрева в конструкциях из
эластомеров при циклических нагружениях.
ГЛАВА У.ЧИСЛЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ЭЛАСГГОМЕРНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И МЕХАНИЗМОВ ПРИ ДЮШЬНЫХ И ЦИКЛИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ . .
4.1. Расчет температуры саморазогрева призматических амортизаторов при циклическом нагружении
4.2. Диссипативный разогрев полого цилиндрического
амортизатора грохота при радиальном нагружении . .
4.3. Расчет температуры саморазогрева амортизатора типа
АКС подвески двигателя трактора ДТС.
4.4. Термомеханическое поведение трапецевидного амортизатора при сложном статическом и
циклическом нагружении.
4.5. Релаксация напряжений при запребЬвке резинометаллического шарнира балансира гусеничного трактора
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Вопросы термомеханического поведения тел из вязкоупругих материалов нашли широкое освещение в работах В. Г.Карнаухова сов -местно с другими авторами [,,,,,6,6]. Основными объектами исследования процессов тепловыделения были конструкции простой геометрической формы (стержни, призматические и цилиндрические тела, оболочки и т. Авторами получен большой объем результатов о характере распределения источников теплообразования и температуры саморазогрева конструкции. Изучены процессы тепловой неустойчивости диссипативного разогрева в режимах лавинооб -разного нарастания температур и для моментом наступления тепло -вого равновесия между конструкцией и окружающей средой. Дредло -жена и используется в расчетах экспоненциальная зависимость мо -дуля потерь от температуры. Коэффициенты зависимости получены на основе экспериментальных данных дяя фиксированной частоты коле -баний. Некоторы вопросы диссипативного разогрева рассмотрены также в работх tu. Несмотря на большое количество работ, посвященных приложению МКЭ к инженерным расчетам, все же недостаточно освещены вопросы решения задач трехмерной термовязкоупругости на основе МКЭ. Особый интерес представляет использование численных методов в решений вырождающихся задач, к которым можно отнести расчет эластомеров со слабой сжимаемостью. В работе [3 рассмотрено решение двумерных и осесимметрич -ных задач вязкопластичности методом конечных элементов. В расчетах вязкости используется степенная зависимость между скоростью вязкой деформации и напряжением. Для интегрирования по времени используется метод Ньюмарка, на основе которого вводится параметр изменяющий аппроксимацию производной по времени между правой (явной) и левой (неявной) конечными разностями. С помощью разработанного комплекса программ РАР5ТВ выполнен расчет вязко -пластического поведения полого цилиндра под внутренним давлением. В качестве практического примера рассмотрена задача осадки низкого цилиндра при различных скоростях деформации. Расчет уплотнителей прямоугольного сечения из высокоэластичного несжимаемого материала, работающих в условиях плоской деформации, выполнен автором статьи [. Решение задачи упругости получено методом конечных элементов. Дискретизация системы уравнений по времени выполнена по методу коллокация. Исследовано поведение уплотняющих напряжений и сжимающей нагрузки для двух типов уплотнителей. Авторами статьи [7] разработан комплекс вычислительных программ УАЫ1 в для исследования линейного вязкоупругого по -ведения почти несжимаемых материалов. Вводятся гипотезы термо -реологически простого материала и неизменности модуля объемного сжатия во времени. Для конечно-элементной дискретизации уравне -ний термовязкоупругости используются плоский, осесимметричный и пространственный изопараметрические элементы серендипова семейства с квадратичной аппроксимацией перемещений. Разрешающие урав -нения МКЭ строятся на основе вариационного принципа Лагранжа. Интегрирование по времени производится по правилу трапеции. Узловые перемещения определяются на каждом шаге по времени итерцион-ным способом. Вязкоупругая матрица играетроль дополнительной нагрузки в итерационном процессе. Поведение модуля сдвига во времени описывается экспоненциальной зависимостью. В качестве примеров рассмотрена плоская деформация плиты, подвергнутой растяжению в двух направлениях. Приведен расчет элементов ракетного двигателя на твердом топливе для случаев плоского и трехмерного напряженного состояния с учетом термосилового нагружения. Показано, что при постоянном модуле объемного сжатия сжимаемость высокоэластичного материала уменьшается со временем, т. Пуассона приближается к 0,5. В работе [] изложен метод исследования эффектов внутреннего нагрева в геометрически сложных вязкоупругих конструкциях, обусловленного действием вынужденных переодических колебаний. Расчет нестационарных перемещений и температур производится МКЭ с использованием комплексного представления упругих характеристик вязкоупругого материала. На основе одномерной конечно-элементной модели выполнен расчет процессов теплообразования в стержнях, испытывающих продольную вибрацию.