ESDU 84017-1984 КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ II: ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ И КРИТЕРИИ РАЗРУШЕНИЯ В КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ УПРУГИХ КОНТАКТАХ ПРИ СОВМЕСТНОМ НОРМАЛЬНОМ И ТАНГЕНЦИАЛЬНОМ НАГРУЖЕНИИ
«ВВЕДЕНИЕ Когда два тела@, одна или обе поверхности которых изогнуты@, соприкасаются и подвергаются нормальной нагрузке@, номинальный «точечный контакт» становится эллиптической областью в результате упругих отклонений внутри тел. Некоторые типичные примеры таких контактов показаны на рисунке 2.1. Можно выделить два предельных случая. В первом@ область контакта имеет круглую форму@, например@ сфера на сфере@ (a) на рисунке 2.1@ сфера на плоскости@ (b)@ идентична цилиндры, пересекающиеся под прямым углом@ (c). Во втором предельном случае@ номинальный «линейный контакт» становится полосой@, например@ цилиндр на цилиндре с параллельными осями@ (e)@ цилиндр на плоскости@ (f ) @ цилиндр в пазу с параллельными осями@ (i). Упругие прогибы предполагают наличие полей напряжений внутри и на поверхности тел. Эти поля напряжений характеризуются значениями в каждой точке шести компонент тензора напряжений@. определено в разделе 3. Элемент данных № 78035 (ссылка 1) посвящен расчету напряжений и размеров контактов для нормально нагруженных контактов. Тогда максимальные значения всех компонентов напряжения происходят вдоль линии симметрии@, нормальной к поверхности и проходящей через центр эллипса@, и большая часть интересующей информации может быть представлена в виде графика значений компонентов напряжения@. и величин, производных от них, относительно положения вдоль этой линии. Настоящий пункт@, второй в серии, в которой пункт № 78035 является первым@, рассматривает влияние на поля напряжений сложения касательных напряжений сдвига по поверхности эллипса@ отношения напряжения сдвига к нормальному напряжению. имеющий всюду постоянное значение @, равное коэффициенту трения при большом скольжении. Учет этих касательных напряжений нарушает симметрию поля @, и максимальные значения уже не обязательно приходятся на ось симметрии. Это усложняет представление результатов расчетов поля напряжений@ и охват влияния различных комбинаций различных факторов@, таких как коэффициент трения@ коэффициент Пуассона@ соотношение осей эллипса контакта@ и так далее@, является менее полным чем в пункте № 78035. Часто при применении к практическим случаям результатов, представленных в этом пункте @, часто требуется некоторая линейная интерполяция, и приведены рабочие примеры. Дальнейшие результаты@, не включенные сюда@, будут доступны всем держателям этого пункта в ближайшем Меморандуме ESDU (Ссылка 2). При применении информации настоящего элемента данных для решения практических задач@ будет предполагаться, что существенные величины@ максимальное сжимающее напряжение и длины осей эллипса контакта@ были рассчитаны на основе приведенной информации. в элементе данных № 78035. Также предполагается, что на значения этих величин не влияет наложение касательных напряжений. Это последнее предположение не является строго справедливым, если упругие свойства двух тел различны, но в целом влияние разницы невелико. Этот вопрос обсуждается далее в разделе 8.3. Касательные напряжения предполагаемого вида возникают при грубом скольжении между сухими (несмазанными) телами. Распределение касательных напряжений является более сложным, если касательные силы недостаточны, чтобы вызвать сильное скольжение@, но предположение о сильном скольжении приведет к более высоким значениям напряжений, чем это произойдет в других обстоятельствах@, то есть@ ситуация, которая была принята, худшее, что могло произойти. Распределение напряжений может отличаться от предполагаемого, если поверхности смазаны@, но результаты, приведенные в этом элементе данных, действительны для граничной смазки@ и приблизительно верны для предельного случая очень тонких пленок при эластогидродинамической смазке@, то есть @ с малой поверхностью. скорости и низкую вязкость смазочного материала. Планируется рассмотреть случай эластогидродинамически смазываемых тел в следующем пункте этой серии. Аналитические выражения для полей напряжений в двух предельных случаях кругового и линейного контакта при комбинированном нормальном и тангенциальном нагружении уже некоторое время доступны в литературе и хорошо известны (ссылки 3–6 включительно и выводы 21 и 22), но решения для общего эллиптического контакта более сложны @ включают эллиптические интегралы @ и были опубликованы только недавно (ссылка 7 @ Выводы с 23 по 25 включительно). Удивительной особенностью результатов этих обработок является то, что поля напряжений изменяются очень мало в зависимости от таких, казалось бы, важных факторов, как соотношение осей эллипса, направление силы трения и коэффициент Пуассона. Действительно@ во многих случаях@ значения различных критериев напряжения@, обсуждаемых ниже@, изменяются не более чем на 5 процентов в диапазоне кругового контакта@ линейного контакта с трением, параллельного короткой оси@ и линейного контакта с трением, параллельного короткой оси@. длинная ось. Можно ожидать, что результаты для эллиптических контактов с любым общим направлением силы трения также попадут в этот диапазон. Однако глубины, на которых возникают максимумы,@ более чувствительны к соотношению осей. Значение коэффициента трения может иметь большое влияние на поле напряжений@, но только если оно превышает 0,1??0,2. Это означает, что многие контакты, представляющие практический интерес@, например, те, которые смазываются граничным или упругогидродинамическим механизмом@, можно рассматривать как при нормальной нагрузке@, то есть@ без касательных напряжений. Многие пользователи этого товара будут обеспокоены неисправностью материалов. Существует множество видов разрушения, и поведение материалов, приближающихся к разрушению, может быть очень сложным. Для точного и надежного прогнозирования разрушения необходима подробная модель поведения материала вместе с подробными знаниями об изменении отдельных компонентов напряжения в пространстве и во времени. Планируется выпустить еще один пункт, посвященный расчетам отдельных составляющих напряжений, включая общий эллиптический контакт с трением, действующим в любом направлении. В настоящем пункте@ внимание сосредоточено на трех упрощенных моделях разрушения: Пластическая текучесть пластичных материалов (раздел 4) Растрескивание хрупких материалов (раздел 5) Усталостное разрушение при многократном напряжении (раздел 6) Для каждого вида разрушения@ соответствующий критерий разрушения определяется в соответствии с текущим уровнем знаний@, и предоставляются диаграммы, из которых можно прочитать значение этого критерия. Подчеркивается, что такая трактовка является чрезмерно упрощенной@ и что очень немногие материалы ведут себя точно так, как предполагалось@, но такое упрощение приемлемо в большинстве случаев. Необходимо различать материалы с однородными свойствами@, то есть материалы@, у которых критическое значение критерия разрушения не зависит от положения@, и материалы с неоднородными свойствами. Наиболее известным примером материала с неоднородными свойствами является цементированная сталь, в которой критическое значение критерия разрушения будет зависеть от глубины под поверхностью. Для однородных материалов@ представляет интерес только общее максимальное значение критерия разрушения@, его положение имеет меньшее значение@, но для неоднородного материала необходимо учитывать изменение критерия разрушения с глубиной под поверхностью. Результаты, охватывающие эти случаи, представлены отдельно в различных разделах. Еще одно существенное различие заключается между полями статических напряжений@, в которых напряжение, испытываемое данным элементом материала, остается постоянным во времени@, и полями циклических напряжений@, например, в контактах качения@, в которых данный элемент материала подвергается воздействию различных воздействий. напряжения при прохождении зоны контакта. Напряжения часто падают до нуля, когда материал покидает зону контакта только для того, чтобы быть повторно примененным при следующем подходе. В некоторых случаях материалы одного тела могут подвергаться статическому напряжению, а другого – циклическому. Это различие между статической и циклической нагрузкой важно главным образом в связи с разделом 4@ пластической текучестью пластичных материалов@, тогда как раздел 6@ усталостное разрушение@ полностью посвящен циклическому напряжению. Различные процедуры расчета, подходящие для каждого из этих отдельных случаев, для удобства обобщены в Таблице 7.1. Список рисунков@, показывающий диапазоны переменных, охватываемых каждым@, приведен в таблице 7.2».
ESDU 84017-1984 История
1984ESDU 84017-1984 КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ II: ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ И КРИТЕРИИ РАЗРУШЕНИЯ В КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ УПРУГИХ КОНТАКТАХ ПРИ СОВМЕСТНОМ НОРМАЛЬНОМ И ТАНГЕНЦИАЛЬНОМ НАГРУЖЕНИИ