- •Розділ 1 Постановка контактних задач і їх математична формалізація
- •1.1. Математична формалізація контактних задач
- •Розділ 2 основні рівняння плоскої задачі теорії пружності для масивних циліндричних тіл
- •2.1. Ізотропна пластинка з криволінійним отвором
- •2.2. Круглий ізотропний диск
- •2.3. Граничні умови контактних задач для нескінченної пластинки з криволінійним отвором і жорсткого диска
- •Розділ 3 взаємодія жорсткого диска з криволінійним отвором нескінченної пластинки при їх повному контакті
- •3.1. Передача моментного навантаження від жорсткого диска до нескінченної пластинки з криволінійним отвором
- •Розділ 4 неповний контакт жорсткого диска з криволінійним отвором нескінченної пластинки
- •3.2. Передача силового навантаження від жорсткого диска до криволінійного отвору нескінченної пластинки.
- •4.1. Передача моментного навантаження до нескінченної пластинки з криволінійним отвором
- •4.2. Передача силового навантаження до нескінченної пластинки з криволінійним отвором.
- •Розділ 5 контактна взаємодія нескінченної пластинки з криволінійним отвором і двозв’язних штампів з кутовими точками
- •5.1. Односторонній контакт двозв’язного штампа з кутовими точками і криволінійного отвору в нескінченній ізотропній пластинці
- •5.2. Двосторонній контакт криволінійного отвору в нескінченній пластинці і двозв’язних симетричних штампів з кутовими точками
- •Розділ 6 Вплив тертя на розподіл напружень при контакті гладких циліндричних тіл і штампів з кутовими точками
- •6.1. Нескінченна ізотропна пластинка з круговим отвором
- •6.2. Стискування пружного диска двома жорсткими штампами.
Розділ 6 Вплив тертя на розподіл напружень при контакті гладких циліндричних тіл і штампів з кутовими точками
Контактні задачі про внутрішній стиск циліндричних тіл близьких радіусів з врахуванням на поверхні контакту сил тертя, які складають основу розрахунку підшипникових вузлів. При проектуванні гальмівних пристроїв виникає необхідність розв’язування задач про контакт з тертям циліндричних тіл і жорстких штампів з кутовими точками.
6.1. Нескінченна ізотропна пластинка з круговим отвором
6.1.1.
Постановка задачі. Вивід основних
рівнянь. Нехай
в круговий отвір радіусом
нескінченної ізотропної пластинки
товщиною 2h вставлені без зазору і натягу
два симетричні жорсткі штампи з кутовими
точками. Контакт між пластинкою і
штампами забезпечують дві зрівноважувальні
сили P, які діють вздовж осі симетрії
штампів. В точках пластинки, віддалених
від контура отвору
на значну відстань, діють дотичні
напруження, які еквівалентні парі сил
з моментом M0.
Схема взаємодії пластинки і штампів
наведена на рис.6.1.
Систему
прямокутних координат вибираємо так,
щоб вісь Ох проходила через центри зон
контакту. Центр полярної системи
координат
співпадає з центром отвору. Розв’язок
задачі полягає у визначенні контактних
та кільцевих
зусиль на контурі отвору.

Рис. 6.1. Розрахункова схема задачі
Компоненти вектора зміщення контурних точок пластинки визначаються за формулами (2.14), які при заданому навантаженні приймають вигляд
![]()
;
;
. (6.1)
Граничні умови задачі при наявності в зоні контакту сил тертя, заданих законом Кулона, згідно з ( 2.31 ) мають вигляд
,
. (6.2)
Тут u0 - жорстке зміщення штампа; f - коефіцієнт тертя ковзання; 2 - центральний кут, який визначає зону контакту під штампом.
Враховуючи
властивості функцій
(рис. 6.2,
рис. 6.3),
можна записати після певних перетворень
![]()
(6.3)

Рис.6.2.

Рис.6.3.
Інтегруючи (6.3) за частинами, знаходимо
(6.4)
Заміною змінних
(6.5)
співвідношення (6.4) перетворимо до вигляду
(6.6)
Функції
через
виражаються за формулами
(6.7)
Підставляючи
(6.1) з врахуванням (6.6), (6.7) в граничні
умови (6.2), приходимо до системи двох
інтегральних рівнянь з логарифмічними
ядрами для визначення функцій

![]()
![]()
(6.8)
Крім системи (6.8) повинні виконуватися умови граничної рівноваги кожного штампа
(6.9)
При цьому компоненти напруженого стану на контурі отвору в пластинці визначаються за формулами (2.5 ), (2.6), які приймають вигляд
![]()
(6.10)
6.1.2. Дослідження структури розв’язку задачі (6.8), (6.9). Знаходження точного розв’язку системи (6.8), (6.9) пов’язане із значними математичними труднощами. Для визначення наближеного розв’язку потрібно встановити його структуру в околі кінців зон контакту. Продиференціюємо перше рівняння системи (6.8) по x
![]()
(6.11)
Тут
– регулярна в околі точок
функція.
Напруження на кінцях зон контакту можуть мати тільки інтегровану особливість, тому на підставі (6.10) функції Ф1(х), Ф2(х) можна подати у вигляді
(6.12)
де
– функції, які задовольняють умову
Гельдера на [-1;1]; 1>0;
2>0.
Враховуючи співвідношення
, (6.13)
де
– регулярні при x=1
функції, із системи (6.11) одержимо після
множення на
![]()
![]()
(6.14)
Тут
![]()
Система
(6.14) має ненульовий розв’язок
,
тому її визначник дорівнює нулю
(6.15)
Із рівняння (6.15) визначаємо
(6.16)
Якщо в
зоні контакту тертя відсутнє, то
.
З урахуванням (6.16) співвідношення (6.12) можна записати у вигляді
(6.17)
6.1.3 Наближений розв’язок задачі. На підставі (6.17) наближений розв’язок системи (6.8) будемо шукати у вигляді
(6.18)
де x=cos.
Для
функцій
побудуємо
інтерполяційні поліноми Лагранжа у
вигляді (4.15)
Квадратурні формули для особливих і регулярних інтегралів, які входять в (6.8), (6.9), співпадають з (4.19)
Підставляючи
(4.19) в систему (6.8), (6.9) і надаючи
послідовно значення
,
а
- відповідно значення
,
одержимо систему лінійних алгебраїчних
рівнянь для визначення сталих
.
Якщо розв’язок цієї системи буде
відомий, то контактні зусилля під штампом
і кільцеві зусилля на контурі отвору
визначаються за формулами (6.10). Точність
методу колокації встановлюється
порівнянням результатів розрахунку
для різних значень N0.
