Подгорный А.Н. - Задачи контактного взаимодействия элементов конструкций (1050668)
Текст из файла
Авторы А, Н. ПОДГОРНЫЙ, П, П. ГОНТАРОВСКИЙ, Б. Н. КИРКАЧ, Ю. И. МАТЮХИН, Г. Л. ХАВИН ПРЕДИСЛОВИЕ УДК 539.3 Задачи контактного взаимодействия элементов конструкций l Подгорный А. Н., Гоитаровский П. П., Киркач Б. Н. и дрб Отв. ред. Рвачев В. Л.; АН УССР. Ин.т пооблем машиностроения.— Киев: Наук. думка, !989.— 232 с,— 13ВН 8-!2-000891-7, В монографии изложены результаты исследования напряженного и деформированного состояния контактирующих злеменюв конструкций методами конечных элементов и граничных интегральных уравнений. В рамках плоских, осесимметрнчных и пространственных задач теории упругости, пластичности и ползучести изучено влияние различных условий контактного взаимодействия на характер работы соединений. Приведены результаты расчетов напряженно-деформироваинога состоянии деталей технологической оснэстки, фланцевых соединений и замковых соединений лопаток турбочашнн.
Рассмотрена ползучесгь составного ротора и других объектов с учетом изменения зоны контакта во времени. Для научных и инженерно-технических работников, студентов машиностроительных специальностей, Ил. 102. Табл. !7. Бнблиогрл с. 219 †2 )272 назв.). Ответственный редактор В. Л. Рва«ее Утверждено к печати ученыл«еоеетом Инотитути проблем мшииногтроения л)7»' УССР Реданция технической литературы Редакторы Н. 3, Лаптева, Т.
Б. Я«уел шэиювюэ-гм мыиа«1-зч 18В8) 5-12-990891-7 Издательство «Наукова думка», !989 В монографии изложены результаты исследования напряженно-деформированного состояния кон~актирующих элементов конструкций, полученные с помощью метода конечных элементов и метода граничных интегральных уравнений, известного также под названием метод граничных элементов. Эти перспективные современные численные методы удобны длн решения на ЭВМ широкого класса контактных задач механики деформируемого тела н в рамках одной программной реализации позволяют учесть большое число прзктическн важных факторов, таких, как сложная геометрия и произвольный характер внешних воздействий, различные условия контактного взаимодействия.
Метод конечных эле. ментов представляется более универсальным, так как позволяег легко учесть физическую и геометрическую нелинейность, объемные силы, зависимость свойств материала от гемпературы. В методе граничных элементов учет этих факторов настолько увеличивает т рудоемкость решения задачи, что сводит на нет осяовные преимущес~ва метода. такие, как дискретизация только границы области ч малый объем входной информации. Поэтому в книге метод граничных элементов использовьн только для решения контактных задач теории упругости, где наряду с простотой задания исходной информации он может дать н выигрыш машинного времени за счет понижения размерности задачи на единицу, особенно для бесконечных и полубесконечных областей.
Метод граничных эле. ментов позволяет построить также более совершенный алгоритм для учета трений в зоне контактных взаимодействий. По-видимому, еще больше. го выигрыша следует ожидать в некоторых задачах при совместном использовании обоих методов. В рамках плоских, осеснмметричиых и пространственных задач теории упругости для тел вращения изучено влииние различных условий контактного взаимодействия на характер работы соединений. Несмотря на то что в большинстве случаев усилия между деталями передается посредством контакта, характер распределения контактных давлений не всегда играет существенную роль для определения напряженно-деформированного состояния конструкции и прочносгной расчет иногда может быть произведен без решения контактной задачи при замене взаимодействня деталей сосредоточенными или распределеннымя усилиями.
В таким конструкциях, как замковые соединения лопаток турбомашин, характер распределения контактных давлений по отдель- ным контактным площадкам не столь существен. Однако для нахождения распределения усилий между зубьями необходимо рассматривать контактируюшиеэлементы соединения, учитываяпри этом первоначачьиые зазоры. В оболочечных конструкциях без учета поперечного сжатия контактирующих элементов решение контактной задачи не дает правил ьного распределения контактных давлений, однако влияние этой неточности на напряженно-деформированное состояние также пе столь существенно. В большинстве случаев прочностной расчет корректно проводить, рассматривая взаимодействие элементов для определение зон контакта и распределения контактных давлений, существенно влияющих иа общую картину напряженно-деформированного состояния.
Основное внимание в монографии уделено именно таким задачам. Для каждого метода существует свое деление контактных задач па определенные классы по сложности в соответствии с арсеналом приемов. используемых для нх решения. Если известны зоны контакта н проскальзывания, граничные условия могут быть сформулированы в рамках постановки методов конечных и граничных элементов и задача решается за одну итерацию, если нет лругих нелинейностей. Задача существенно усложняется, если зоны контакта и проскальзывания неизвестны, пока не решена задача и граничные условия априори не могут быль точно сформулированы.
В данной работе они подбираются в ходе итерационного процесса на основе полученных решений, пока не установится соответствие граничных условий найденному решению. Важным с точки зрения используемых численных методов является учет истории нагруження, а также пластических деформаций я полз!- чести.
Для решения таких задач разработан специальный подход с использованием теорий пластичности и ползучести ннкрементальпого ти. па. Контактная задача существенно упрощается, особенно при учете геометрической нелинейности, если одно из взаимодействующих тел является абсолютно жестким. Существенно трехмерные задачи в монографии не рассматривались в связи с кедостаточной мощностью вычислительной техники, которой располагали авторы В главе 1 приведен краткий обзор работ, в которых контактные задачи решались преимущественно численными методами.
В главе Н рассмотрены плоские н осесимметричные упругопластические контактные задачи без учета истории нагружения. На нонкретиых примерах продемонстрирована точность получаемых решений методом конечных элементов путем сравнения с аналитическими решениями другик авторов. Глава Н1 посвящена решению плоских и осеснмметричных контактных задач теории упругости методом граничных элементов О обое внимание уделено некоторым тонкостям реализации этого метода на ЭВМ.
Проведено сравнение ряда задач при той же дикретизацин области н степени аппроксимации перемещений на границе с методом конечных элечентов Оба метода прн этом дали практически одчнаковую тгч гость получаемых результатов. В главе !'т' рассмотрены осеснмметричные нестацнонарные контакт- ные задачи термопластичности и термоползучести с учетом истории нагруженвя теплзобмена. Особое внимание уделено построению реологическнх моделей теории ползучести, учитывающих начальную н деформзпиониую аиизотропию н раэносопротивляемость материала деформациям растяження— сжат~ я Реш<н ряд новых практически важных залач с меняющимися но времени зоиамн контактного взаимодействия. Неосесимметричным контактным задачам для тел вр:щения посвя.
щена глава Ч. Здесь рассмотрены некоторые вопросы реализации метода конечных элементов на ЭВМ, а также примеры взаимодействия неосесимметричных штампов с упругим слоем. В главе Н! рассмотрены примеры расчета машиностроительных конструкций с учетом контактных взаимодействий. Приведены результаты гсследов;ний напряженно-деформированного состояния деталей гехпологичесьой оснастки для холодной листовой штамповки, контактирующих фланцевых н замковых соединений различных типов. Рассмотрена ползучесть составного ротора с учетом изменения зоны контакта во времени, посадка турбинного диска на некруговой вал, контактные задачи для иллюминаторов глубоководных аппаратов.
Авторы благодарны О. М. Печерской, а также 3. П. Ермаковой и Н. Д. Савенко за помощь в оформлении рукописи. УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ Глава ! КРАТКИЙ ОБЗОР ПОСТАНОВОК ЗАДАЧ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДОВ ИХ РЕШЕНИЯ вЂ” граничные элементм ИУ вЂ” интегральные уравнения МГЭ МГИУ вЂ” метод граничных элементов — метод граничных интегральных уравнений — магнитный диск — метод конечных элементов — метод конечных разностей — напряженно-деформированное состояние — прямой метод граничных элементов МЦ МКЭ МКР НДС ПМГЭ ПМКЭ вЂ” полуаиалитнческий метод конечных элементов СЛАУ вЂ” система линейных алгебраических уравнений Конструирование современных машин и механизмов неразрывно связано с проведением многовариантных прочностных расчетов.
Высокие требования, предъявляемые к надежности конструкции, в настоящее время могут быть удовлетворены лишь при условии обеспечения процесса проектирования оперативной и достоверной информацией о ее НДС. Расчетные схемы исследуемых конструкций при этом должны быть максимально приближены к реальным объектам, учитывать сложность их конструктивных форм, структуры, характер иагружеиия и взаимодействия с окружающей средой, поведение материалов конструкции в экстремальных условиях и т. д, В машиностроительных конструкциях передача усилий обычно осуществляется посредством контакта отдельных деталей.
Однако при рассмотрении узлов, состоящих из системы взаимодействующих тел, явлениями в локальной зоне контакта зачастую пренебрегают. В этом случае, руководствуясь принципом Сен-Венана, проводят упрощение и схематизацию усилий, воспринимаемых отдельными деталями, и приходят к смешанной задаче теории упругости с заданными иа границе силамн и смещениями, Такие упрощения расчетной схемы приемлемы далеко не всегда.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
