Взаимодействие со снежным покровом эластичных движителей специальных транспортных машин

• Автор: Беляков, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 485 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ЧАСТЬ 1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА СПЕЦИАЛЬНЫХ МАШИН, КАК ФУНКЦИЯ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВИЖИТЕЛЯ С МАТЕРИАЛОМ ПОЛОТНА ПУТИ: СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Аналитический обзор исследований взаимодействия движителей специальных машин с полотном пути
1.1. Общие положения теории взаимодействия движителей специальных машин с полотном пути
1.2. Основные теории, описывающие процесс взаимодействия эластичных движителей машин с дорожно-грунтовым основанием
1.3. Выводы по главе
2. Эксплуатационные свойства специальных транспортных машин как функции параметров взаимодействия их движителей с полотном пути
2.1. Силы, действующие на машину в общем случае, уравнения ее движения и параметры взаимодействия движителя с полотном пути
2.2. Эксплуатационные свойства специальных транспортных машин
2.3. Обобщенные характеристики взаимодействия движителя специальных транспортных машин с полотном пути
2.4. Выводы по главе
3. Постановка основных задач исследования
ЧАСТЬ 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОЛОТНА ПУТИ ДВИЖИТЕЛЯ И ПРОЦЕССА ИХ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
1. Анализ опорно-профильных условий эксплуатации специальных машин
1.1. Основные положения механики сложных пространственных систем как прототипов поверхностей движения
1.2. Поверхности движения как сложные пространственные системы и модели их поведения при нагружении
1.2.1. Реальные поверхности движения и их механическое поведение при нагружении
1.2.2. Модели пространственных систем, их определяющие уравнения и физические соотношения

1.2.3. Основные положения механики разрушения пространственных систем при деформации
1.3. Классификация поверхностей движения
1.4. Выводы по главе
2. Снег как полотно пути для движения специальных машин
2.1. Физико-механические свойства снега как материала поверхности
движения
2.1.1. Формирование снежного покрова и физические процессы, протекающие в нем
2.1.2. Особенности оценки физико-механических свойств снежного
полотна пути
2.1.3. Уравнения связи параметров состояния снежного покрова
2.1.4. Уравнения связи деформации снежного покрова и изменение его плотности
2.1.5. Особенности оценки структурно-профильных характеристик снежного покрова
2.2. Влияние химии снега на физические свойства снежного покрова как поверхности движения
2.2.1. Распространение снего- и льдообразующих элементов в Солнечной системе
2.2.2. Поверхности планет Солнечной системы и их спутников, покрытых снегом и льдом как потенциально возможные опорно-профильные условия передвижения специальных машин
2.2.3. Прогнозирование физико-механических свойств неводных снегов и льдов
2.3. Выводы по главе
3. Взаимодействие эластичных движителей специальных машин с деформируемым полотном пути
3.1. Основные положения механики контактных задач сложных пространственных систем и ограниченных тел
3.1.1. Контактные задачи как прототип задач взаимодействия контактирующих с деформирующимся полотном пути эластичных движителей транспортных средств
3.1.2. Основные приложения теории волновых процессов возмуще-

ний в сложных пространственных системах к контактным задачам и механике разрушений
3.2. Типы эластичных движителей по структуре контактного взаимодействия с полотном пути и их формализация как система многих тел
3.2.1. Классификация опорно-тяговых движителей
3.2.2. Основы формализации опорно-тяговых движителей
3.3. Геометрические уравнения связей, накладываемые на систему "эластичный движитель-деформируемое полотно пути"
3.3.1. Анализ существующих аппроксимационных зависимостей геометрической формы контактной поверхности взаимодействия эластичных элементов движителя с деформируемым полотном пути
3.3.2. Системы координат четырехмерного фиктивного пространства для описания задачи взаимодействия эластичного движителя с деформируемым полотном пути
3.3.3. Соотношения между геометрическими параметрами взаимодействия контактирующих фиктивных четырехмерных объектов: системы эластичных ограниченных тел и деформируемого полупространства
3.3.4. Аппроксимационное уравнение контактной поверхности взаимодействия опорных элементов эластичного движителя с деформируемым полотном пути
3.4. Кинематика процесса взаимодействия эластичного движителя с деформируемым полотном пути в фиктивном четырехмерном пространстве
3.4.1. Кинематика произвольной точки контактной поверхности опорного элемента принадлежащей эластичному движителю
3.4.2. Кинематика произвольной точки контактной зоны принадлежащей локальному пространству полотна пути
3.4.3. Проскальзывание опорных элементов эластичного движителя относительно полотна пути
3.4.4. Экскавационно-бульдозерное взаимодействие и течение материала полотна пути в зоне контакта эластичного движителя с деформируемым дорожно-грунтовым основанием
3.5. Динамика процесса взаимодействия опорного элемента эластичного движителя с деформируемым полотном пути в фиктивном четырехмерном пространстве

гой задачи получается как обратное преобразование Лапласа упругого решения, в котором соответствующим образом изменены модули упругости. Б.Л.Бухин [45] предлагает следующий вариант этой аналогии, который состоит в том, что статически упругие решения можно преобразовать в динамические вязкоупругие решения для установившихся гармонических колебаний, заменяя модули упругости Е, й и К соответствующими комплексными модулями, а напряжения и деформации рассматривать как комплексные величины. Аналогия применима как для гомогенной среды (резина), так и для гетерогенной (композит).
Применимость линейной теории к описанию механических свойств технической резины и композитов весьма ограничена, а разработка нелинейной теории, пригодной для расчета технических резин и резинокордных материалов, только начинается [45].
Для резины, в рассматриваемой области деформаций (10...20%), стационарное (синусоидальное) гармоническое воздействие вызывает почти гармоническую реакцию с той же частотой, но с деформацией, отстающей от напряжений во времени. В работе [45] зависимости между напряжениями и деформациями задаются в следующих формах: - для заданных деформаций 8 = 8срН-е08т(со?), а = (Тср+ а08Ш [«>(*+О] , - для заданных напряжений а = аср + а0 е = еср + 80 £ш[® (? + )], где / - время запаз-
дывания, © - угловая частота колебаний с периодом Т = 2л©-1 и частотой /(Т~Л, 8ср и оср - средние значения деформаций и напряжений. Формулы написаны для линейной
деформации, а при описании сдвигов величины о, в, Е следует заменить на т, у, С соответственно.
Динамические характеристики резинокордного композита, как указывает автор работы [45], должны рассчитываться по тому же принципу, что и статические, по характеристикам кордной нити и резины.
Реальные режимы нагружения материалов в эластичных элементах движителей никогда не бывают гармоническими и представляют собой негармонические режимы. При этом они настолько разнообразны, что их всеобъемлющее экспериментальное исследование явно невозможно и необходимо наличие теории, позволяющей ограничиться экспериментальным изучением лишь небольшого числа временных режимов нагружения.
Линейная теория вязкоупругости решает эту задачу, используя принцип суперпозиции, путем разложения произвольного циклического режима нагружения в бесконечную сумму гармонических режимов - ряд Фурье. По утверждению Б.Л.Бухина [45], негармонические режимы нагружения кордных нитей и резинокордных композитов до настоящего времени не исследовались.
Механические характеристики эластичных материалов для элементов движителей сильно зависят от температуры. В механике задачи такого типа называют "связанные задачи термовязкоупругости" [281]. Исключительная сложность математического аппарата связанных задач не позволяет осуществить их реальное применение к расчету эластичных элементов движителей. Даже вязкоупругие модели оказываются слишком сложными и применяются в самой простой форме. Согласно работы [45] практически все расчеты шин (резинокордных эластичных элементов движителей) основываются на разделении решений: упругой задачи - определение полей напряжений и деформаций; вязкоупругой задачи - определение интенсивности теплообразования; тепловой задачи