ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРУЖНО-ПЛАСТИЧНОГО ДЕФОРМУВАННЯ ТОРСІОННИХ ВАЛІВ СИСТЕМ ПІДРЕСОРЮВАННЯ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ ІЗ УРАХУВАННЯМ КОНТАКТНОЇ ВЗАЄМОДІЇ

Анотація

У роботі розроблена модель напружено-деформованого стану торсіонних валів. Здійснена варіаційна постановка задачі на основі теорії варіаційних нерівностей. Чисельне моделювання напружено-деформованого стану здійснено із залученням методу скінченних елементів. У моделі напружено-деформованого стану торсіонних валів інтегровано його узагальнений параметричний опис. Він містить варійовані значущі проєктно-технологічні чинники. Зокрема, це конструктивне виконання головки торсіона, галтельного переходу та діаметр стебла торсіонного валу. Крім того, він містить параметри технологічного процесу подвійного заневолювання: кути закрутки та властивості матеріалу вала. Установлено, що напруження, що виникають у торсіонних валах, в основному зосереджуються у зоні контактної взаємодії шліцьової голоявки вала із шліцьовою муфтою. Визначено параметричні залежності рівня еквівалентних напружень за Мізесом від рівня кутів заневолювання  та від співвідношення діаметра головки і стебла торсіонного валу. Вироблені рекомендації щодо підвищення характеристик міцності торсіонних валів. Також визначені характерні особливості розподілів контактного тиску на шліци головки торсіонного вала. Вони залежать від типу граничних умов. Якщо у цих граничних умовах закладено можливість двостороннього зв’язку , то контактний тиск має області від’ємних значень.  Крім того, рівень контактного тиску сильно зростає. Така нефізична особливість зникає, якщо застосовується умова одностороннього контакту. Тому цей варіант граничних умов є більш адекватним. Він був застосований для  розрахунків напружено-деформованого стану торсіонного валу із урахуванням пластичного деформування матеріалу  та контактної взаємодії зі спряженими тілами.

Ключові слова: торсіонний вал; напружено-деформований стан; метод скінченних елементів; теорія варіаційних нерівностей; контактна взаємодія