РОЗРАХУНКОВО-ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ АНАЛІЗ КОНТАКТНОЇ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕМЕНТІВ ТЕХНОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ

Автор(и)

  • Mykola А. Tkachuk доктор технічних наук, професор, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», завідуючий кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Україна
  • Andrey Grabovskiy кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», старший науковий співробітник кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Україна
  • Mykola М. Tkachuk доктор технічних наук, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", старший науковий співробітник кафедри інформаційних технологій та систем колісних і гусеничних машин імені О.О. Морозова; м. Харків, Україна
  • Mariia Saverska Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Україна
  • Ganna Tkachuk кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», кафедра «Ін-формаційні технології та системи колісних і гусеничних машин ім. О. О. Морозова», м. Харків, Україна
  • Natalia Domina кандидат технічних наук, доцент, Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, доцент кафедри «Вища математика і фізика», м. Мелітополь, Запорізька обл.,, Україна
  • Olha Ishchenko кандидат технічних наук, Таврійський державний агротехнологічний університет, старший викладач кафедри вищої математики та фізики; м. Мелітополь, Запорізька обл, Україна
  • Daria Mosnitska студентка, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», кафедра «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Україна
  • Iryna Voloshyna студентка, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», кафедра «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Україна
  • Vladeslav Tretyak студент, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», кафедра «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0775.2020.2.12

Ключові слова:

технологічне оснащення, розрахунково-експериментальний аналіз, контактна взаємодія, напружено-деформований стан, елемент штампового оснащення

Анотація

У роботі на прикладі деталей розділових штампів здійснено розрахунково-експериментальний аналіз контактної взаємодії елементів технологічних систем. З цією метою побудовані параметричні моделі системи контактуючих тіл. Паралельно здійснено чисельні та експериментальні дослідження напружено-деформованого стану і контактної взаємодії досліджуваних об’єктів. Це дає змогу установити особливості розподілу  компонент напружено-деформованого стану та контактного тиску у сполученні тіл. Отримані експериментальні результати є основою для визначення параметрів скінченно-елементних моделей за критерієм точності чисельного моделювання  контактної взаємодії елементів технологічних систем.

Посилання

Johnson K. L. Contact Mechanics. Cambridge University Press. 1985. 462 р. doi:10.1017/cbo9781139171731.

Hlavacek I., Haslinger J., Necas, Lovisek J. Solution of Variational Inequalities in Mechanics. Berlin, New York: Springer. Verlag. 1988. 327 р.

Kalker J.J. Variational principles of contact elastostatics. J. Inst. Math. and Appl. 1977, vol. 20, pp. 199–221.

Pohrt R., Popov V. L. Contact stiffness of randomly rough surfaces. Scientific reports. 2013. vol. 3. 3293 р. doi: 10.1038/srep03293.

Pastewka and Mark O Robbins. Contact area of rough spheres: Large scale simulations and simple scaling laws. Applied Physics Letters. 2016, vol. 108 (22), pp. 221601.

Papangelo A., Hoffmann N., Ciavarella M. Load-separation curves for the contact of self-affine rough surfaces. Scientific reports. 2017, vоl. 7 (1), pp. 6900.

Tkachuk Mykola M., Skripchenko N., Tkachuk Mykola A., Grabovskiy A. Numerical methods for contact analysis of complex-shaped bodies with account for non-linear interface layers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018, no. 5/7 (95), pp. 22–31. doi: 10.15587/1729-4061.2018.143193.

Popov V. L., Pohrt R., Li Q. Strength of adhesive contacts: Influence of contact geometry and material gradients. Friction. 2017, vol. 5 (3), pp. 308–325.

Popov V.L., Pohrt R., Li Q. Strength of adhesive contacts: Influence of contact geometry and material gradients. Friction. 2017, no. 5(3), pp. 308–325.

Ciavarella M., Papangelo A. A random process asperity model for adhesion between rough surfaces. Journal of Adhesion Science and Technology. 2017, pp. 1–23.

Ciavarella M., Papangelo A. A modified form of Pastewka–Robbins criterion for adhesion. The Journal of Adhesion. 2018, vоl. 94 (2), ppp. 155–165.

Ciavarella M. Adhesive rough contacts near complete contact. International Journal of Mechanical Sciences. 2015, vоl. 104, pp. 104–111.

Li Q., Popov V.L. Adhesive force of flat indenters with brush structure. Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering. 2018, vol. 16 (1), pp. 1–8.

Slobodyan B.S., Lyashenko B. A., Malanchuk N. I., Marchuk V. E., Martynyak R.M. Modeling of Contact Interaction of Periodically Textured Bodies with Regard for Frictional Slip. Journal of Mathematical Sciences. 2016, vol. 215 (1), pp. 110–112.

Martynyak, R.M., Prokopyshyn, I.A. & Prokopyshyn, I.I. Contact of Elastic Bodies with Nonlinear Winkler Surface Layers. J Math Sci. 205, 535–553 (2015).

Zhao J., Vollebregt E., Oosterlee C. Extending the BEM for elastic contact problems beyond the half-space approach. Mathematical Modelling and Analysis. 2016, vol. 21 (1), pp. 119–141.

Singiresu Rao. The Finite Element Method in Engineering 6th Edition 0.0 star rating Write a review. eBook ISBN: 9780128143643. Paperback ISBN: 9780128117682. eBook ISBN: Imprint: Butterworth-Heinemann. Published Date: 31st October 2017/

Zayarnenko E.I. Razrabotka matematicheskikh modelej i raschety` na prochnost` razdelitel`ny`kh perenalazhivaemy`kh shtampov: diss… doktora. tekhn. nauk: specz. 01.02.06 i 05.03.05 / Zayarnenko Evgenij Ivanovich. Khar`kov, 1992. 280 p.

Tarasov A. F., Korotkij S. A. Modelirovanie razdelitel`ny`kh operaczij na osnove oczenki stepeni ispol`zovaniya resursa plastichnosti materiala v srede sistemy` konechno-e`lementnogo analiza ABAQUS. Novi` materi`ali ta tekhnologi`yi v metalurgi`yi ta mashinobuduvanni`. 2010, no. 1, pp. 114–117.

Movshovich I. Ya., Frolov E.A., Bondar` O.V. i dr. Issledovanie parametrov tochnosti sborki universal`no-sbornoj perenalazhivaemoj osnastki. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem. 2013, no. 5, pp. 17–21.

Ishhenko O. A., Tkachuk M. A., Grabovs`ky`j A. V., Tkachuk M. M., Skripchenko N. B., Merecz`ka K. O. Kontaktna vzayemodiya elementiv rozdilovy`x shtampiv: modeli, zakonomirnosti, kry`teriyi proektny`x rishen`. Mexanika ta mashy`nobuduvannya. 2018, no. 1, pp. 47–59.

Tkachuk M. М., Grabovskiy A., Tkachuk M. А., Saverska M., Hrechka I. A semi-analytical method for analys of contact interaction between structural elements along aligned surfacepp. Eastern-European Journal of Enterprise Technologiepp. Applied mechanicpp. 2020. Vol 1, no. 7 (103), pp. 16–25:

Atroshenko O., Bondarenko O., Ustinenko O., Tkachuk M., Diomina N. A numerical analysis of non–linear contact tasks for the system of plates with a bolted connection and a clearance in the fixture. Eastern-European Journal of Enterprise Technologiepp. Applied mechanicpp. 2016. Vol 1, no. 7(79).

Tkachuk M., Bondarenko M., Grabovskiy A., Vasiliev A., Sheychenko R., Graborov R., Posohov V., Lunyov E., Nabokov A. Thin-walled structures: analysis of the stressed-strained state and parameter validation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologiepp. 2018, no. 1/7 (91), pp. 18‒29.

Tkachuk M. A., Ishhenko O. A., D`omina N. A., Tkachuk M. M., Grabovs`ky`j A. V., Shemans`ka V. V., Vasy`l`chenko D. R. Kontaktna vzayemodiya elementiv shtampovogo osnashhennya. Visny`k NTU «KhPI». 2018. no. 41 (1317), pp. 67–76.

Tkachuk M. M., Grabovskiy A., Tkachuk M. A., Hrechka I., Ishchenko O., Domina N. Investigation of multiple contact interaction of elements of shearing diepp. Eastern-European Journal of Enterprise Technologiepp. Applied mechanicpp. 2019, vol 4, no. 7 (100).

Ishhenko O. A. Obg`runtuvannya proektno-texnologichny`x parametriv rozdilovy`x shtampiv shlyaxom pidvy`shhennya micznisny`x ta zhorstkisny`x xaraktery`sty`k osnovny`x elementiv: dy`pp. k.t.n.: specz.05.03.05/ Ishhenko Ol`ga Anatoliyivna. Kharkiv, 2019. 255 p.

By`kh A.I., Kuzneczova L.G., Movshovich A.Ya. Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie vy`rubny`kh matricz speczializirovanny`kh perenalazhivaemy`kh shtampov. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem. 2004, no. 8, pp. 30–33.

Tarasov A.F., Korotkij PP.A. Vliyanie konstrukczii shtampa na deformacziyu e`lementov bloka i rabochego i`nstrumenta. Udoskonalennya proczesi`v i` obladnannya obrobki tiskom v metalurgi`yi i` mashinobuduvanni`. Tem. zb. nauk. pracz`. Kramators`k: DDMA, 2004. P. 103-108.

Zayarnenko E.I., Tkachuk N.A., Tkachuk A.V. Raschety` na prochnost` vy`rubny`kh matricz i puanson-matricz dlya listovoj shtampovki. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. 1990, no. 12, pp. 18-21.

Tkachuk N.A, Griczenko G.D., Chepurnoj A.D. i dr. Konechno-e`lementny`e modeli e`lementov slozhny`kh mekhanicheskikh sistem: tekhnologiya avtomatizirovannoj generaczii i parametrizovannogo opisaniya. Mekhani`ka ta mashinobuduvannya. 2006, no.1, pp. 57–79.

Zayarnenko E. I., Tkachuk A.V., Tkachuk N.A. Issledovanie kontaktnogo vzaimodejstviya puansona so shtampuemy`m materialom. Voprosy` oboronnoj tekhniki. Seriya 2. 1985, vol. 10 (176), pp. 20–23.

Zayarnenko E.I., Kuzneczova L.G. Ispy`taniya prochnosti i zhestkosti bazovy`kh plit perenalazhivaemy`kh shtampov. Voprosy` oboronnoj tekhniki. Ser. 2. 1990, vol. 10 (229), pp.61–65.

Zayarnenko E.I., Khavin G.L. Raschet kontaktnogo vzaimodejstviya rabochikh detalej pri listovoj shtampovke metodom granichny`kh e`lementov. Dinamika i prochnost` mashin. Khar`kov: KhGU – Vishha shkola, 1988, vol. 41, pp. 7–11.

Zayarnenko E.I., Tkachuk A.V., Tkachuk N.A. Issledovanie napryazhennogo sostoyaniya vy`rubny`kh puansonov USPSh. V sb.: Progressivnaya tekhnologiya, perenalazhivaemaya osnastka i instrument. Mat. otrasl. nauch.-tekhn. seminara. Khar`kov. 1985, pp. 95–103.

Movshovich A.Ya., Zayarnenko E.I., Kuzneczova L.G. Metodologicheskie princzipy` matematicheskogo modelirovaniya shtampov dlya listovoj shtampovki. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem. M.: OOO «Tiso Print», 2006, no. 2, pp. 26–30.

D`omina N.A. Udoskonalennya metodiv rozraxunku elementiv shtampovogo osnashhennya na osnovi analizu yix napruzheno-deformovanogo stanu: avtoref. dy`pp. na zdobuttya nauk. stupenya kand. texn. nauk: specz. 05.03.05 «procesy` ta mashy`ny` obrobky` ty`skom» / N. A. D`omina. Kharkiv, 2011. 20 p.

Tkachuk N. A.., Ishhenko O. A., Tkachuk N. N., Atroshenko A. A. Raschetno-e`ksperimental`noe issledovanie e`lementov shtampovoj osnastki. Nauchny`j Vestnik Donbasskoj gosudarstvennoj mashinostroitel`noj akademii. Kramators`k: DDMA, 2017, no. 3 (24E), pp. 11–19

Ishhenko O.A., Tkachuk A.V., Grabovskij A.V., Demina N.A. Formirovanie kompleksnikh raschetny`kh modelej e`lementov shtampov dlya razdelitel`ny`kh operaczij. Visnik NTU «KhPI». Tem. vip.: Novi` ri`shennya v suchasnikh tekhnologi`yakh. Kharkiv: NTU «KhPI», 2016, no. 12 (1184), pp.23–30.

Ishhenko O. A., Tkachuk M. A., Grabovs`ky`j A.V. y` dr. Kontaktna vzayemodiya elementiv rozdilovy`x shtampiv: modeli, zakonomirnosti, kry`teriyi proektny`x rishen`. Mexanika ta mashy`nobuduvannya. Kharkiv: NTU «KhPI». 2018, no. 1, pp. 47–59.

Ishhenko O.A., Demina N.A., A.V. Grabovskij, Tkachuk N.A. Modelirovanie napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya bazovy`kh plit razdelitel`ny`kh shtampov. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem. Moskva, 2012, no. 9, pp. 40–44.

Ishhenko O.A., N.A. Tkachuk, G.A. Krotenko Formirovanie kompleksny`kh raschetny`kh modelej e`lementov shtampov dlya razdelitel`ny`kh operaczij. Vi`snik NTU «KhPI`». Seri`ya: Novi` ri`shennya v suchasnikh tekhnologi`yakh. Kharkiv: NTU «KhPI», 2012, no. 47 (953), pp. 34–38.

Ishhenko O.A. Kontaktnoe vzaimodejstvie e`lementov shtampov dlya razdelitel`ny`kh operaczij. Novi` materi`ali i` tekhnologi`yi v metalurgi`yi ta mashinobuduvanni`. Zapori`zhzhya: Zapori`z. nacz. tekhn. un-t, 2013, no. 1, pp. 93–96.

Tkachuk M. A., O. A. Ishhenko, N. A. D`omina, M. M. Tkachuk, A. V. Grabovs`ky`j, V. V. Shemans`ka, Vasy`l`chenko D. R. Kontaktna vzayemodiya elementiv shtampovogo osnashhennya. Visny`k NTU «KhPI». Ser.: Innovacijni texnologiyi ta obladnannya obrobky` materialiv u mashy`nobuduvanni ta metalurgiyi. Kharkiv: NTU «KhPI», 2018, no. 41 (1317), pp. 67–76.

Tkachuk N.N., Skripchenko N.B., Tkachuk N.A. i dr. Kontaktnoe vzaimodejstvie slozhnoprofil`ny`kh detalej mashinostroitel`ny`kh konstrukczij s uchetom lokal`noj podatlivosti poverkhnostnogo sloya: monografiya. Kharki`v: FOP Panov A.N., 2017. 148 p.

Tkachuk N.A., A. Yu. Tanchenko, A.N. Tkachuk, P.V. Churbanov, I.Ya. Khramczova, Ishhenko O.A. Analiz chuvstvitel`nosti prochnostny`kh i dinamicheskikh kharakteristik mashinostroitel`ny`kh konstrukczij na osnove pryamogo vozmushheniya konechno-e`lementny`kh modelej. Visnik NTU «KhPI». Tem. vip.: Mashinoznavstvo ta SAPR. Kharkiv: NTU «KhPI», 2012, no. 22, pp. 147 –169.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-15

Номер

№ 2 (2020): Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.