- •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.
5.2. Двосторонній контакт криволінійного отвору в нескінченній пластинці і двозв’язних симетричних штампів з кутовими точками
5.2.1.
Постановка задачі. Побудова системи
інтегральних рівнянь. Нехай
в криволінійний отвір виду (2.1) нескінченної
ізотропної пластинки без зазору і натягу
вставлено два жорсткі симетричні штампи
з кутовими (рис. 5.8) Контакт між пластинкою
і штампами забезпечується двома
зрівноваженими силами
,
які діють вздовж осі симетрії отвору і
штампів. Внаслідок взаємодії пластинки
і штампів на контурі отвору
виникають зона контакту
і
зона
,
вільна від напружень. При відсутності
тертя між пластинкою і штампами розв’язок
задачі полягає у визначенні контактних
зусиль на
та кільцевих зусиль на
.
Нехай
значення полярного кута, які визначають
зону контакту в полярній системі
координат
з полюсом в центрі отвору.
Тоді
(5.35)

Рис. 5.8.
При
конформному відображенні (2.1) зоні
буде відповідати зона
(5.36)
на
одиничному колі
в площині
.
Граничні умови задачі на кожній із ділянок контакту мають вигляд (5.3).
Формули
(2.14) для визначення компонент вектора
зміщення контурних точок при заданому
навантаженні
запишемо так
![]()
(5.37)
Враховуючи,
що
і наведені на рис. 5.9, 5.10 графіки,

Рис. 5.9.

Рис. 5.10.
знаходимо після інтегрування (5.37) за частинами
![]()
(5.38)
Введенням заміни
![]()
(5.39)
співвідношення (5.38) запишемо у вигляді
![]()
![]()
(5.40)
Функції
,
в зоні контакту через їх похідні можна
подати так
![]()
(5.41)
Підставляючи
(5.40), (5.41) в граничні умови (5.3) приходимо
до системи чотирьох інтегральних рівнянь
з логарифмічними ядрами для визначення
функцій
![]()
![]()
![]()

![]()
![]()
![]()
(5.42)
Крім системи (5.42) повинні виконуватися умови рівноваги штампів
(5.43)
які
служать для визначення сталих
.
Заміною змінних (5.10), (5.39) та
(5.44)
де
![]()
(5.45)
систему (5.42), (5.43), яка визначає математичну модель задачі, перетворимо до вигляду
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
(5.46)
![]()
Тут введено позначення
![]()
![]()
(5.47)
При виведенні системи (5.46) використано співвідношення
![]()
![]()
5.2.2.
Наближений розв’язок задачі. Система
(5.46) має таку ж саму структуру як і система
(5.11) при односторонньому контакті одного
штампа з криволінійним отвором в
ізотропній пластинці. Це означає, що на
торцях зони контакту функції
мають кореневі особливості
(5.48)
де
.
У випадку однакового числа точок колокації на обох ділянках зони контакту ці функції, на підставі (5.21), вибираємо у вигляді
![]()
(5.49)
Формули для обчислення сингулярних і регулярних інтегралів, які входять в (5.46), на підставі (5.22)-(5.26) запишемо так (в точках колокації)
![]()
![]()
![]()
![]()
(5.50)
![]()
![]()
![]()
(5.51)
![]()
де
(5.52)
![]()
Підставляючи
(5.50), (5.51) в систему (5.46) приходимо до
дискретної моделі задачі у вигляді
системи лінійних алгебраїчних рівнянь
для визначення сталих
. Якщо
її розв’язок буде відомий, то величини
на проміжку
визначаються за формулами (5.29), (5.30). На
проміжку
ці формули приймають вигляд:
а) в
точках колокації
![]()
![]()
(5.53)
б) в
точках, відмінних від
![]()
(5.54)
Контактні
та кільцеві
зусилля
на контурі
визначаються за формулами (5.31), в яких
необхідно покласти
![]()
(5.55)
5.2.3.
Окремі випадки задачі. Розподіл
напружень по контуру отвору залежить
від форми отвору
і величини та розміщення зон контакту
.
Зміною цих параметрів із системи (5.46)
можна одержати розв’язки окремих задач
про двосторонній контакт криволінійного
отвору з системою двох, різних за формою,
симетричних штампів з кутовими точками.
1) При
система (5.46) визначає розв’язок задачі
про двосторонній контакт двох однозв’язних
симетричних штампів з криволінійним
отвором пластинки (рис. 5.11).

Рис. 5.11.
Для визначення контактних зусиль в центрі зон контакту у формулах (5.30) і (5.54) необхідно покласти
(5.56)
2) Якщо
прийняти
,
то однозв’язні штампи вироджуються в
клиноподібні і система (5.46) визначає
розв’язок задачі про тиск двох
зрівноважених сил
на контур криволінійного отвору вздовж
осі його симетрії (рис. 5.12.).

Рис. 5.12.
3)
Покладаючи в (5.46)
приходимо до задачі про тиск на
криволінійний отвір нескінченної
пластинки двох пар зв’язаних паралельних
сил, відстань між якими незмінна (рис.
5.13).

Рис. 5.13.
4)
Збільшуючи в системі (5.46) кути
і
можна добитися того, що контактні
напруження в точках, які відповідають
граничним кутам
,
будуть дорівнювати нулю. При цьому
штампи із зовнішніми кутовими точками
будуть працювати так само як гладкі при
їх посадці в отвір пластинки з нульовим
зазором.
В пунктах
1-4 параметри
і
змінювалися
одночасно. Якщо їх змінювати незалежно,
то одержимо низку контактних задач, для
окремих з них відомі точні розв’язки.
Ці розв’язки служать для оцінки точності
методу колокації.
