This work delivers results of experimental studies performed in order to justify the validity of the developed version of the boundary element method that accounts for the compliance of the intermediate layer. Experimental investigation of contact interaction of complex shaped bodies in the presence of local compliance of conjugate surfaces has been conducted on a prototype of a hydrovolumetric drive, for which the contact area and the magnitude of the contact pressure were determined by means of pressure sensitive films. In order to capture the entire domain where contact pressure is applied and their maximal values and therefor for the sake of measurement error reduction each test is made using two types of contact films: MS and HS. It was demonstrated that the increased compliance of the intermediate layer results in contact over a larger area and leveling of the maximal contact pressure pike. With the increase of pressing force both the size of the contact zone and the values of contact pressure grow. Comparison of contact pressure distributions obtained experimentally and from numerical boundary element method solution confirmed full qualitative and quantitative correspondence of the experimental and numerical results. The discrepancy in contact area and maximal contact pressure was less then 10%. The results are summarised in a curve chart that contains correlation between the size of the contact area and the value of the maximal contact pressure for different local compliances of the contact layer.
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ КОНТАКТИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОПЕРЕДАЧ В работе описаны методы анализа напряженно-деформированного состояния элементов радиальных гидропередач с учетом контактного взаимодействия. Предложена вариационная постановка задачи. Разработаны модификации метода граничных элементов. Проведен анализ влияния количества цилиндров на напряженно-деформированное состояние блока цилиндров. Определено влияние профиля беговой дорожки на распределение контактных давлений в сопряжении с шаровым поршнем. Проведено исследование влияния профиля беговой дорожки на характер распределения и величину этих контактных давлений. Полученная база данных служит основой для разработки рекомендаций по обоснованию проектных параметров элементов радиальных гидропередач. Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, контактное взаимодействие, кинематически генерируемая поверхность, радиальная гидропередача, контактное давление
У роботі описані методи аналізу контактної взаємодії складнопрофільних тіл за наявності між ними проміжних шарів із нелінійними властивостями. Ці задачі зводяться до фізично та структурно нелінійних задач. Описано моделі, які базуються на варіаційних формулюваннях типу принципу Калькера. Дискретизація здійснена методом граничних елементів, також описані чисельні методи розв'язання системи нелінійних розв'язувальних рівнянь та нерівностей. Вони базуються на методах типу Ньютона-Рафсона або на розвитку методів мінімізації опуклих функціоналів на множині, яка задана системою нерівностей. Крім того, розроблені методи зведення фізично та структурно нелінійних задач до послідовності структурно нелінійних, проте фізично лінійних задач. Цеметод додаткових зазорів та метод змінних параметрів податливості. Описане розв'язання низки тестових задач. Це продемонструвало сходимість та точність отримуваних розв'язків задач. Також описано розв'язання серії прикладних задач. Здійснено аналіз закономірностей зміни розподілів контактного тиску у спряженні складнопрофільних тіл при варіюванні геометричних параметрів та фізико-механічних властивостей матеріалів проміжних шарів. Крім того, запропоновані нові характеристики для опису балансу переміщень у зоні контактної взаємодії складнопрофільних тіл.Ключові слова: контактна механіка, контактна взаємодія, складнопрофільне тіло, проміжний шар, варіаційний принцип Калькера, метод додаткових зазорів, метод змінних параметрів податливості
В работе поставлена и решена проблема построения вариационной формулировки задачи о контактном взаимодействии элементов машин с нелинейно упругим промежуточным слоем. Исследуется контакт системы упругих тел, между которыми размещены прокладки, напыления или слои шероховатости. Предлагается при формировании системы разрешающих уравнений отталкиваться от условий совместимости нормальных перемещений точек контактирующих поверхностей. Альтернативным является модификация вариационного принципа Калькера, в который вводятся дополнительные члены. Эти члены описывают влияние нелинейно упругих материалов или слоев. В итоге получается в общем случае нелинейная система уравнений и неравенств, отличительной особенностью которой является наличие нелинейных слагаемых в условиях совместности перемещений. Эта особенность отличает созданную модель от традиционных, в которых в левой части уравнений и неравенств присутствуют только линейные члены. Структурная нелинейность этих соотношений, обусловленная наличием условий типа неравенств, дополняется также и физической. При этом слагаемые, ответственные за последнюю, присутствуют в соотношениях, описывающих первую. В результате получаем связанные нелинейные условия контактного взаимодействия, в работе называемые структурно-физической нелинейностью. Для решения получаемой системы уравнений и неравенств предлагается сведение физически нелинейной задачи к последовательности физически линейных, но структурно нелинейных задач. Для этого разработаны методы дополнительных зазоров и переменных параметров податливости, а также модификации метода Ньютона-Рафсона. Кроме того, на основе решения сформированной системы соотношений предложено решать также обратные задачи обоснования геометрической формы контактирующих тел или свойств материалов промежуточных слоев. Намечены также критерии для решения задач оптимизации, которые направлены на обеспечение характеристик прочности контактирующих тел. Кроме этого, сформулирована задача коррекции профиля поверхностей контактирующих деталей за счет упругих деформаций от целенаправленной дополнительной внешней нагрузки. Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, сложнопрофильное тело, контактное взаимодействие, вариационный принцип Калькера, метод дополнительных зазоров, метод переменных параметров податливости.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.