Механика контактного взаимодействия элементов сферической опорной части с антифрикционной полимерной прослойкой

• Автор: Каменских, Анна Александровна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Анализ современного состояния проблемы исследования напряженно-деформированного состояния контактного узла с антифрикционной прослойкой для мостовой опоры
1.1. Механика контактного взаимодействия деформируемых слоистых сред, конструкций и конструкций с покрытиями и прослойками
1.2. Аналитические и численные методы решения задач контакта для слоистых сред и тел с покрытиями и прослойками
1.3. Напряженное состояние в опорных частях пролетных строений мостов, мостовых сооружений и эстакад
1.4. Выводы по главе
2. Общая постановка и численная реализация задачи контактного взаимодействия упругих элементов опорной части с шаровым сегментом при наличии антифрикционной прослойки
2.1. Механические свойства материалов антифрикционной прослойки
2.2. Общая математическая постановка задачи контакта двух упругих тел через антифрикционную прослойку
2.3. Проверка сходимости численного решения задачи контактного взаимодействия на тестовой задаче о вдавливании шара в пространство
2.4. Численное моделирование поведения образцов из антифрикционных полимерных материалов в условиях свободного сжатия
2.5. Исследование практической сходимости алгоритма численного решения контактной задачи
2.6. Выводы по главе
3. Контактное напряженное состояние элементов опорной части с шаровым сегментом в осесиметричной постановке
3.1. Численный анализ конструкции опорной части в сборе

3.2. Исследование влияния канавок со смазочным материалом сферической поверхности скольжения на напряженное состояние контактного узла
3.3. Численное исследование напряженного состояния контактного узла при разных материалах антифрикционной прослойки
3.3.1. Численный анализ работы контактного узла опорной части с шаровым сегментом Л-250 при разных материалах антифрикционной прослойки
3.3.2. Численный анализ работы контактного узла опорной части с шаровым сегментом Л-350 при разных материалах антифрикционной прослойки
3.4. Выводы по главе
4. Численный анализ трехмерного контактного напряженно-деформированного состояния опорной части с шаровым сегментом
4.1 Влияние характера нагружения на напряженно-деформированное состояние контактного узла Л-250
4.2. Влияние характера нагружения на напряженно-деформированное состояние контактного узла Л-350
4.3. Исследование влияния материалов антифрикционной прослойки на контактное напряжено-деформированное состояние
4.3.1 Трехмерное напряженно-деформированное состояние контактного узла Л-250 при разных материалах антифрикционной прослойки
4.3.2 Трехмерное напряженно-деформированное состояние контактного узла Л-350 при разных материалах антифрикционной прослойки
4.4. Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение

Введение
Контактные узлы с антифрикционными покрытиями и прослойками находят самое широкое применение в машиностроении, строительстве, медицине и других отраслях. Одним из таких ответственных контактных узлов является опорная часть с шаровым сегментом. Данный узел используется в качестве балансира в пролетных строениях эстакад, мостов и мостовых конструкциях различного назначения. К этим дорогостоящим, сложным в обслуживании, конструкциям предъявляются повышенные требования по прочности, надежности и долговечности. В качестве антифрикционных прослоек в опорной части в основном используются листы фторопласта, за рубежом вместо фторопласта в опорных частях широко применяется сверхвысокомолекулярный полиэтилен. Для улучшения условий работы контактного соединения в настоящее время рассматривается возможность применения в антифрикционной прослойке современных полимерных материалов: антифрикционных композиционных материалов на основе фторопласта-4 с различными нанонаполнителями, модифицированного фторопласта, сверхвысокомолекулярного полиэтилена российского и зарубежного производства и др. Данные материалы позволяют улучшить деформационные характеристики узла, а также повысить его ресурс, что очень важно, так как конструкция рассчитана на большие сроки службы. Напряженно-деформированное состояние узла имеет сложный трехмерный характер, на контактной поверхности возможна реализация различных контактных условий: полное сцепление,
проскальзывание с разными видами трения, возможно отлипание (расхождение) контактирующих поверхностей. Полимерные материалы антифрикционной прослойки в условиях контактного деформирования могут проявлять существенно нелинейные неупругие свойства.

Общая математическая постановка контактного взаимодействия упругих тел 1 и 2 с упругопластической прослойкой 3 (рис. 2.3) включает в себя:
изображение контактного взаимодействия тел с прослой
уравнения равновесия [60]
сИу 6 = 0, хеУ (2.1)
геометрические соотношения
8 = 1|уи + (Уг7)7’|, хеУ (2.2)
физические соотношения
д=Я71(ё)/ + 2р£, х£У{иУ2 (2.3)
где X и р - параметры Ламе, 6 - тензор напряжений, ё - тензор деформаций, и - вектор перемещений, х - радиус-вектор произвольной точки, /)(е) - первый инвариант тензора деформаций, / - единичный тензор, У{ - область, занятая плитой с шаровым сегментом, У2 - область, занятая плитой со сферическим вырезом, У3 - область, занятая полимерной прослойкой, V = У] иУ2 иУ3 .
Для описания поведения материала прослойки выбрана деформационная теория упругопластичности, физические соотношения которой имеют вид [44]: