Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Осесимметричные контактные задачи нелинейной теории упругости для тел из структурно-неоднородных слабосжимаемых эластомеров Астафьев, Евгений Рудольфович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Астафьев, Евгений Рудольфович. Осесимметричные контактные задачи нелинейной теории упругости для тел из структурно-неоднородных слабосжимаемых эластомеров : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.02.04 / Кубанский гос. технол. ун-т.- Краснодар, 1997.- 19 с.: ил. РГБ ОД, 9 97-3/736-3

Введение к работе

Актуальность темы. Все возрастающее применение компьютерных технологий при создании современных машин и механизмов позволяет осуществлять качественное сопоставление различных технологических и конструктивных решений проектируемых элементов без изготовления дорогостоящих натурных моделей. Применительно к механическим системам основой процесса моделирования служит информация о термомеханическом поведении исследуемых материалов и объектов в эксплуатационных условиях и каждый этап проектирования может быть проанализирован с помощью аппарата механики деформируемого твердого тела (МДТТ).

Отличительной особенностью деформирования изделий из высокоэластичных материалов (резин) является их природная предрасположенность к формоизменению при практическом сохранении геометрического объема. Это свойство делает их практически незаменимыми при обеспечении герметичности соединений различных технических элементов конструкций.

Особенности резины как материала (нелинейность физических свойств, несжимаемость, а точнее слабая сжимаемость) и конструктивные особенности изделий (сложная пространственная форма, большие деформации, образование поверхностей контакта) показывают всю сложность расчетов резинотехнических изделий (РТИ), поскольку в большинстве случаев необходимо решать двухмерные и трехмерные контактные задачи механики деформируемого твердого тела.

Расчет напряженно-деформированного состояния уплотнитель-ных изделий из резин сводится к решению контактных задач механики деформируемого твердого тела при конечных деформациях. Реальные условия нагружения резиновых уплотнителей являются обычно многофакторными, в процессе их реализации обычно генерируются несколько немонотонно изменяющихся участков соприкосновения тела уплотнителя с ограничивающими поверхностями. Решение таких задач представляет значительные трудности и требует от расчетчика определенной интуиции и искусства при организации и программировании соответствующих итерационных процессов.

Для построения расчетных моделей необходимо иметь полную информацию о термомеханическом поведении используемых материалов в условиях эксплуатации. Решение этой задачи для каждого отдельного класса сред представляет собой самостоятельную проблему. Поэтому для решения таких задач, необходимо строить модели, описывающие реакцию исследуемых объектов на совокупности воздействий механического и немеханического типов, а также методов решения соответствующих краевых задач.

Предметом настоящего исследования являются:

изучение объемной сжимаемости структурно-неоднородных
эластомеров;

алгоритмы решения и численная реализация нелинейных контактных задач теории упругости для тел из высокоэластичных сла-босжимаемых материалов при их взаимодействии с системой жестких штампов;

расчеты напряженно-деформированного состояния резиновых уплотнительных элементов.

Цель работы:

исследование теории термоупругости структурно-неодно
родных эластомеров с учетом объемной сжимаемости;

разработка алгоритмов решения контактных задач нелинейной теории термоупругости при нескольких немонотонно изменяющихся участков контакта;

разработка методов численной реализации контактных задач;

расчет напряженно-деформированного состояния резинотехнических изделий (уплотнителей) заданной конфигурации.

Поставленная цель достигается применением определяющих уравнений нелинейной теории упругости структурно-неоднородных эластомеров, построенной в работах И.М.Дунаева, совместно с теорией геометрически нелинейных контактных задач, предложенной А.С.Кравчуком.

Научная новизна работы заключается в следующих основных положениях, выносимых на защиту:

построение определяющих уравнений применительно к механически сжимаемым эластомерам с учетом эффекта объемной сжимаемости как одного из вариантов обобщения теории термовязкоупру-гости структурно-неоднородных эластомеров, полученной И.М.Дунаевым;

разработка алгоритма решения и численная реализация решения контактной задачи с учетом возможного возникновения нескольких площадок контакта и генерирования избыточного давления разделяемых сред на базе метода конечных элементов (МКЭ);

выполнение расчетов по определению напряженно-
деформированного состояния конкретного уплотнительного элемента,
находящегося в условиях соприкосновения с металлической армату
рой и жидкостью.

—- Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается:

исслёдованиемлрставленных задач на основе уравнений и методов механики деформируемого твердого тела;

корректностью постановки задачи; ——___^^

строгостью реализации конечноэлементного подхода; ~~~—

использованием критериев практической сходимости результа-

тов на каждом этапе пошагового процесса.

Практическая ценность работы определяется возможностью применения и использования полученных в ней результатов в инженерной практике на стадии проектирования РТИ.

Основной объем исследований по теме диссертации выполнен в рамках координационного плана научно-исследовательских работ АН РФ по проблеме "Механика деформируемого твердого тела" на 1990-2000 г.г. по теме "Разработка экспериментальных методов определения структурно-механических параметров прочности и разрушения конструкционных материалов. Решение прикладных задач прочности и долговечности конструкций при сложных термодинамических воздействиях", а также по научно-технической программе Государственного комитета по науке и технике "Фундаментальные и прикладные проблемы механики деформируемых сред и конструкций".

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на семинарах: кафедры сопротивления материалов и строительной механики КГТУ (рук. проф. И.М.Дунаев); кафедры математического моделирования КубГУ(рук. чл.-корр. РАН, проф. В.А.Бабешко); кафедры прикладной математики КГТУ (рук. доцент А.И.Горшков); кафедры информатики и спецтехники КЮИ МВД РФ (рук. доцент В.Н.Лаптев).

Разработанная программа внедрена в расчетную практику лаборатории проектирования резинотехнических изделий ЛФ НИИРПа (1991 г.).

Публикации. Основные результаты по теме диссертации опубликованы в работах [1-4].

Объем и структура. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 83 наименования. Общий объем работы составляет 73 страницы, 23 рисунка и 1 таблицу.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору физико-математических наук И.М.Дунаеву и кандидату физико-математических наук Н.Н.Фролову за помощь при выполнении данной работы.