Контактная задача об изгибе двухлистовой рессоры с листами, искривленными по дуге окружности

Аннотация


Рассмотрена контактная задача об изгибе двухлистовой рессоры с односторонним контактом листов, искривленных в естественном состоянии по дуге окружности. Листы имеют различные длины; один конец каждого листа защемлен, другой - свободен. Угол, на который опирается длинный лист, меньше прямого. Сечения листов являются прямоугольниками одинаковой ширины, но различной толщины. К листам приложена перпендикулярная к ним заданная нагрузка. Трение между листами отсутствует. Изгиб каждого листа описывается моделью Бернулли-Эйлера. Задача сводится к отысканию плотности сил взаимодействия листов, представляющей собой сумму кусочно-непрерывной части и сосредоточенных сил. Сформулирована строгая постановка задачи, установлена единственность решения и построено полное аналитическое решение. Этим построением одновременно доказано существование решения. Обоснование решения включает доказательство неотрицательности контактных сил и контактных расстояний, а также доказательство существования корня трансцендентного уравнения, который дает длину участка контакта листов. При доказательстве неотрицательности контактных расстояний использован новый подход, основанный на том, что эти расстояния можно рассматривать как решения некоторых вариационных задач. Показано, что в зависимости от заданной нагрузки возможны три варианта картины взаимодействия листов: по всему короткому листу; в точке, расположенной на конце короткого листа; по части короткого листа и в точке. Полученные результаты обобщают известное ранее достаточное условие контакта листов в одной точке.

Об авторах

М А Осипенко

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

Email: oma@theormech.pstu.ac.ru
614990, г. Пермь, Комсомольский пр-кт, 29 кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры теоретической механики Пермского национального исследовательского политехнического университета

Список литературы

  1. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. - М.: Наука, 1988. - 711 с.
  2. Osipenko M.A., Nyashin Yu.I., Rudakov R.N. A contact problem in the theory of leaf spring bending // International Journal of Solids and Structures. - 2003. - No. 40 - P. 3129-3136.
  3. Osipenko M.A., Nyashin Y.I., Rudakov R.N. On the theory of bending of foot prosthesis containing the curved plates // Russian Journal of Biomechanics. - 1999. - Vol. 3 - No. 3 - P. 73-77.
  4. Osipenko M.A., Nyashin Y.I., Rudakov R.N. The sufficient condition for the pointwise contact in the two-leaf curved elastic element of the foot prosthesis under bending // Russian Journal of Biomechanics. - 2000. - Vol. 4 - No. 3 - P. 33-41.
  5. Расчеты на прочность в машиностроении. T. 1 / C.Д. Пономарев [и др.] - М.: Машгиз, 1956. - 884 c.
  6. Пархиловский И.Г. Автомобильные листовые рессоры. - М.: Машиностроение, 1978. - 232 с.
  7. Таланцев Н.Ф. Критерии оценки рессор // Автомобильная промышленность. - 1988. - № 10 - С. 20-21.
  8. Пестренин В.М., Пестренина И.В., Таланцев Н.Ф. Численный анализ напряженно-деформированного состояния листовых рессор // Вычисл. мех. спл. сред. - 2009. - Т. 2, № 2 - С. 74-84.
  9. Осипенко М.А., Няшин Ю.И. Новый итерационный метод расчета многолистовой рессоры // Вычисл. мех. спл. сред. - 2012. - Т. 5, № 4 - С. 371-376.
  10. Осипенко М.А. Аналитический расчет статического изгиба двухлистовой рессоры с параболическим профилем короткого листа // Вестник ИжГТУ. - 2012. - № 3 (55) - С. 146-150.
  11. Феодосьев В.И. Избранные задачи и вопросы по сопротивлению материалов. - М.: Наука, 1973. - 400 с.
  12. Григолюк Э.И., Толкачев В.М. Контактные задачи теории пластин и оболочек. - М.: Машиностроение, 1980. - 415 с.
  13. Джонсон K. Механика контактного взаимодействия. - М.: Мир, 1989. - 510 с.
  14. Эльсгольц Л.Э. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление. - М.: Эдиториал УРСС, 2000. - 320 с.
  15. Кравчук А.С. Вариационные и квазивариационные неравенства в механике; Мос. гос. акад. приборостр. и информатики. - М.,1997. - 340 с. References
  16. Rabotnov Yu.N. Mekhanika deformiruemogo tverdogo tela [Mechanics of deformable solids]. Moscow: Nauka, 1988, 711 p.
  17. Osipenko M.A., Nyashin Yu.I., Rudakov R.N. A contact problem in the theory of leaf spring bending. International Journal of Solids and Structures, 2003, no. 40, pp. 3129-3136.
  18. Osipenko M.A., Nyashin Y.I., Rudakov R.N. On the theory of bending of foot prosthesis containing the curved plates. Russian Journal of Biomechanics, 1999, vol. 3, no. 3, pp. 73-77.
  19. Osipenko M.A., Nyashin Y.I., Rudakov R.N. The sufficient condition for the pointwise contact in the two-leaf curved elastic element of the foot prosthesis under bending. Russian Journal of Biomechanics, 2000, vol. 4, no. 3, pp. 33-41.
  20. Ponomaryov S.D. [et al.] Raschety na prochnost v mashinostroenii. T. 1 [Stress calculation in mechanical engineering, vol. 1]. Мoscow: Mashgiz, 1956. 884 p.
  21. Parhilovsky I.G. Avtomobilnye listovye ressory [Automotive leaf springs]. Moscow: Mashinostroenie, 1978. 232 p.
  22. Talantsev N.F. Kriterii otsenki ressor [The criterions for evaluation of leaf springs]. Avtomobilnaya promyshlennost, 1988, no. 10, pp. 20-21.
  23. Pestrenin V.M., Pestrenina I.V., Talantsev N.F. Chislennyj analiz napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya listovykh ressor [The numerical analysis of stress-strain state of leaf springs]. Vychislitelnaya mekhanika sploshnykh sred, 2009, vol. 2, no. 2, pp. 74-84.
  24. Osipenko M.A., Nyashin Y.I. Novyi iteratsionnyj metod rascheta mnogolistovoj ressory [The new iterational method for calculation of multi-leaf spring]. Vychislitelnaya mekhanika sploshnykh sred, 2012, vol. 5, no. 4, pp. 371-376.
  25. Osipenko M.A. Analiticheskij raschet staticheskogo izgiba dvukhlistovoj ressory s parabolicheskim profilem korotkogo lista [Аnalytical calculation of the static bending of the combination two-leaf spring with the parabolic profile of the short leaf]. Vestnik Izhevskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2012, no. 3 (55), pp. 146-150.
  26. Feodosyev V.I. Izbrannye zadachi i voprosy po soprotivleniyu materialov [Selected problems and questions on the strength of materials]. Moscow: Nauka, 1973. 400 p.
  27. Grigoluk E.I., Tolkachuov V.M. Kontaktnye zadachi teorii plastin i obolochek [The contact problems for plates and shells]. Moscow: Mashinostroenie, 1980. 415 p.
  28. Johnson K.L. Contact mechanics. Cambridge University Press; Cambridge, New York, New Rochelle, Melbourne, Sydney, 1985. 510 p.
  29. Elsholtz L.E. Differentsialnye uravneniya i variatsionnoe ischislenie [Differential equations and calculus of variations]. Мoscow: Editorial URSS, 2000. 320 p.
  30. Kravtchuk A.S. Variatsionnye i kvazivariatsionnye neravenstva v mekhanike [Variational and quasi-variational inequalities in mechanics]. Moscovskaya gosudarstvennaya akademiya priborostroeniya i informatiki, 1997, 340 p.

Статистика

Просмотры

Аннотация - 216

Cited-By


PlumX


© Осипенко М.А., 2014

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах