Контактные задачи о включении в плоском упругом клине

Бесплатный доступ

Рассматриваются плоские контактные задачи для изотропного однородного упругого клина, на биссектрисе которого расположено тонкое жесткое включение конечной длины. Внешние грани клина находятся в условиях жесткой или скользящей заделки. Задачи симметричны относительно биссектрисы клина. Включение полностью сцеплено с упругой средой в области контакта. К включению приложена касательная сила, под действием которой оно смещается вдоль биссектрисы на заданную величину. При помощи интегрального преобразования Меллина контактные задачи сводятся к интегральным уравнениям относительно касательных контактных напряжений, из которых предельными переходами можно получить интегральные уравнения соответствующих задач для упругой полосы. Частными случаями также являются задачи об одном или двух включениях в упругой плоскости. Вводится основной безразмерный геометрический параметр, характеризующий относительную удаленность включения от вершины клина. Для решения интегральных уравнений применяются три метода. Первый метод состоит в получении замкнутого решения, основанного на специальной аппроксимации символа ядра. Второй метод, регулярный асимптотический, включает разложение решения по степеням малого параметра и эффективен для включений, относительно удаленных от вершины клина. Третий метод, сингулярный асимптотический, связан с разложением решения на несколько частей и решением интегральных уравнений Винера - Хопфа. Берется вырожденное решение и суперпозиция решений типа погранслоя. Этот метод работает для включений, расположенных относительно близко к вершине клина. При помощи трех методов проводится численный анализ для различных типов граничных условий, значений угла клина, коэффициента Пуассона и основного безразмерного параметра.

Еще

Теория упругости, плоские контактные задачи, включение, клин, интегральные уравнения, асимптотические методы

Короткий адрес: https://sciup.org/146283045

IDR: 146283045   |   DOI: 10.15593/perm.mech/2024.4.04

Список литературы Контактные задачи о включении в плоском упругом клине

  • Штаерман, И.Я. Контактная задача теории упругости / И.Я. Штаерман. – М., Л.: Гостехиздат, 1949. – 270 с.
  • Ворович, И.И. Неклассические смешанные задачи теории упругости / И.И. Ворович, В.М. Александров, В.А. Бабешко. – М.: Наука, 1974. – 456 с.
  • Александров, В.М. Контактные задачи для тел с тонкими покрытиями и прослойками / В.М. Александров, С.М. Мхитарян. – М.: Наука, 1983. – 488 с.
  • Александров, В.М. Задачи механики сплошных сред со смешанными граничными условиями / В.М. Александров, Е.В. Коваленко. – М.: Наука, 1986. – 336 с.
  • Александров, В.М. Контактные задачи в машиностроении / В.М. Александров, Б.Л. Ромалис. – М.: Машиностроение, 1986. – 176 с.
  • Gladwell, G.M.L. Contact problems in the classical theory of elasticity / G.M.L. Gladwell. – Alphen aan den Rijn: Sijthoff and Noordhoff, 1980. – 736 p.
  • Kalker, J.J. Three-dimensional elastic bodies in rolling contact / J.J. Kalker. – Dordrecht: Kluwer, 1990. – 314 p.
  • Alexandrov, V.M. Three-dimensional contact problems / V.M. Alexandrov, D.A. Pozharskii. – Dordrecht: Kluwer, 2001. – 406 p.
  • Popov, V.L. Method of dimensionality reduction in contact mechanics and friction / V.L. Popov, M. Heß. – Berlin: Springer, 2015. – 265 p. DOI: 10.1007/978-3-642-53876-6
  • Barber, J.R. Contact mechanics / J.R. Barber. – Berlin: Springer, 2018. – 585 p. DOI: 10.1007/978-3-319-70939-0
  • Точное решение задачи об акустике в произвольной многослойной среде при контактном взаимодействии с клиновидных штампом / В.А. Бабешко, О.В. Евдокимова, О.М. Бабешко, В.С. Евдокимов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2023. – № 4. – С. 5–11. DOI: 10.15593/perm.mech/2023.4.01
  • Goryacheva, I.G. Dynamics of deformable contacting bodies with sliding, rolling and spinning / I.G. Goryacheva, A.A. Zobova // International Journal of Mechanical Sciences. – 2022. – Vol. 216. – Р. 106981. DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2021.106981
  • Tsukanov, I.Y. An extended asymptotic analysis for elastic contact of three-dimensional wavy surfaces / I.Y. Tsukanov // Tribology Letters. – 2019. – Vol. 67, no. 4. – P. 107. DOI: 10.1007/s11249-019-1220-5
  • Yakovenko, A. The periodic contact problem for spherical indenters and viscoelastic half-space / A. Yakovenko, I. Goryacheva // Tribology International. – 2021. – Vol. 161. – P. 107078. DOI: 10.1016/j.triboint.2021.107078
  • Цуканов, И.Ю. К вопросу о контакте волнистого цилиндра и упругой полуплоскости / И.Ю. Цуканов // Прикладная математика и механика. – 2022. – Т. 86, № 5. – С. 685–694. DOI: 10.31857/S0032823522050125
  • Lyubicheva, A.N. The influence of 2D periodic surface texture on the partial slip problem for elastic bodies / A.N. Lyubicheva, I.Y. Tsukanov // European Journal of Mechanics / A Solids. – 2022. – Vol. 91. – P. 104405. DOI: 10.1016/j.euromechsol.2021.104405
  • Pozharskaya, E.D. Periodic contact problems for a wedge with friction forces taken into account / E.D. Pozharskaya, D.A. Pozharskii, B.V. Sobol // Mechanics of Solids. – 2023. – Vol. 58, no. 5. – P. 1578–1586. DOI: 10.3103/S0025654423700218
  • Argatov, I.I. A macro model for electroadhesive contact of a soft finger with a touchscreen / I.I. Argatov, F.M. Borodich // IEEE Transactions on Haptics. – 2020. – Vol. 13, no. 3. – P. 504– 510. DOI: 10.1109/TOH.2020.2969628
  • Argatov, I.I. Collective indentation as a novel strategy for mechanical palpation tomography / I.I. Argatov, X.Q. Jin, L.M. Keer // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. – 2020. – Vol. 143. – P. 104063. DOI: 10.1016/j.jmps.2020.104063
  • Уфлянд, Я.С. Интегральные преобразования в задачах теории упругости / Я.С. Уфлянд. – М.-Л.: изд-во АН СССР, 1963. – 368 с.
  • Иванычев, Д.А. Решение контактной задачи теории упругости для анизотропных тел врщения с массовыми силами / Д.А. Иванычев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2019. – № 2. – С. 49–62. DOI: 10.15593/perm.mech/2019.2.05
  • Иванычев, Д.А. Два способа организации скалярного произведения в методе граничных состояний / Д.А. Иванычев // Вестник Донского государственного технического университета. – 2020. – Т. 20, № 1. – С. 15–24. DOI: 10.23947/1992-5980-2020-20-1-15-24
  • Пожарский, Д.А. Фундаментальные решения статики упругого клина и их приложения / Д.А. Пожарский. – Ростов н/Д: ООО «ДГТУ-Принт», 2019. – 312 с.
  • Keer, L.M. Hetenyi's elastic quarter space problem revisited / L.M. Keer, J.C. Lee, T. Mura // International Journal of Solids and Structures. – 1983. – Vol. 19, no. 6. – P. 497–506.
  • Keer, L.M. A contact problem for the elastic quarter space Hetenyi's elastic quarter space problem revisited / L.M. Keer, J.C. Lee, T. Mura // International Journal of Solids and Structures. – 1984. – Vol. 20, no. 5 – P. 513–524.
  • Александров, В.М. Тонкие концентраторы напряжений в упругих телах / В.М. Александров, Б.И. Сметанин, Б.В. Соболь. – М.: Наука, 1993. – 224 с.
  • Mindlin, R.D. Force at a point in the interior of a semiinfinite solid / R.D. Mindlin // Physics. – 1936. – Vol. 7, no. 5. – P. 195–202.
  • Грилицкий, Д.В. Распределение напряжений в полосе с упругим тонким включением / Д.В. Грилицкий, А.А. Евтушенко, Г.Т. Сулим // Прикладная математика и механика. – 1979. – Т. 43, вып. 3. – С. 542–549.
  • Грилицкий, Д.В. Периодическая задача для упругой плоскости с тонкостенными включениями / Д.В. Грилицкий, Г.Т. Сулим // Прикладная математика и механика. – 1975. – Т. 39, вып. 3. – С. 520–529.
  • Александров, В.М. Задача о включении в трехмерном упругом клине / В.М. Александров, Д.А. Пожарский // Прикладная математика и механика. – 2002. – Т. 66, вып. 4. – С. 635–646.
  • Александров, В.М. Пространственная задача о тонком включении в составном упругом клине / В.М. Александров, Д.А. Пожарский // Прикладная математика и механика. – 2011. – Т. 75, вып. 5. – С. 843–849.
  • Pozharskaya, E.D. Periodic system of rigid inclusions in a spatial elastic wedge / E.D. Pozharskaya // Тенденции развития науки и образования. – 2023. – № 96, ч. 9. – С. 177–180. DOI: 10.18411/trnio-04-2023-501
  • Градштейн, И.С. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений / И.С. Градштейн, И.М. Рыжик. – М.: Наука, 1971. – 1108 с.
  • Нобл, Б. Метод Винера  Хопфа / Б. Нобл. – М., Л.: Изд-во иностр. лит., 1962. – 276 с.
  • Koiter, W.T. Approximate solution of Wiener  Hopf type integral equations with applications. Part I-III / W.T. Koiter // Koninkl. Ned. Akad. Wetenschap. Proc. Ser.~B. – 1954. – Vol. 57. – P. 558–579.
Еще
Статья научная