Анализ работы опорных частей мостов
Автор: Анна Александровна Каменских
Соавторы: Струкова Вероника Ивановна
Организация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Современные полимерные и композиционные материалы набирают популярность во всех отраслях жизнедеятельности человека от медицины [1] до машиностроения [2]. Одной из отраслей промышленности, в которой нашли широкое применение современные полимеры и композиты, является мостостроение. Где материалы используются в качестве тонких слоев скольжения. В данной работе рассмотрено влияние физико-механических и фрикционных свойств полимерных материалов и геометрической конфигурации слоя скольжения на деформированное состояние конструкций опорных частей с разным положением и углом наклона торца антифрикционной прослойки относительно стальных плит опорной части (рис.).
Задача реализована в осесимметричной постановке, в рамках общей математической постановке контактного взаимодействия двух упругих тел (1-2) через упругопластическую прослойку (3) [2], дополненную учетом больших деформаций в объеме материала слоя скольжения. В рамках исследования выполнена оценка влияния угла наклона антифрикционной прослойки (3) от 0 до 45° на деформирование конструкции. В качестве материалов слоя скольжения рассмотрено 6 полимерных материалов и композитов с табличным значением коэффициента трения по поверхностям сопряжения и 3 материалов с полученными экспериментально фрикционными свойствами с учетом и без учета смазки. Ранее было проведено исследование о влиянии угла наклона торца фрикционного слоя скольжения на работу конструкций сферических опорных частей. Для модели с прослойкой, расположенной в нижней стальной плите, наиболее благоприятное распределение параметров зон контакта наблюдается при углах наклона торца 25 и 40°. Для модели с прослойкой, нанесенной на сферический сегмент – при угле наклона торца 0°. Исследования влияния свойств материалов антифрикционной прослойки выполнено при углах наклона торца 25, 30 и 40° для модели рис 1,а и 0 и 30 ° для модели рис. 1,б., где 30° стандартный угол наклона торца.
В рамках серии численных экспериментов установлены материалы, при которых конструкции сферических опорных частей подвержены меньшему деформированию.
1. Pinchuk L.S., Nikolaev V.I., Tsvetkova E.A., Goldade V.A. Tribology and biophysics of artificial joints. Elsevier. 2006. 350 p.
2. Каменских А.А., Труфанов Н.А. Численный анализ напряженного состояния сферического контактного узла с прослойкой из антифрикционного материала // Вычислительная механика сплошных сред. 2013. Т. 6, № 1. С 54-61.
