Исследование влияния толщины слоя скольжения на трехмерное фрикционное деформационное поведение сферической опорной части
Автор: Анна Александровна Каменских
Соавторы: Панькова Анастасия Петровна
Организация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
В настоящей работе рассматривается актуальная задача механики деформированного твердого тела, связанная с мостостроением: влияния физико-механических и фрикционных свойств и толщины сферического полимерного слоя скольжения опорной части на деформирование конструкции. Задача рассматривается в трех мерной постановке, при действии на конструкцию только вертикальной нагрузки 1000 кН и направлена не только на оценку напряженно-деформированного состояния конструкции, но и необходима для подбора оптимального конечно-элементного разбиения и параметров моделирования поведения опорной части с целью дальнейшего перехода на исследование влияния горизонтальной нагрузки на работу конструкции.
Моделирование выполнено для трех вариантов материалов относительно тонкого слоя скольжения [1] и рассматривает три варианта фрикционного контакта: с учетом табличного и экспериментально полученных (с учетом и без учета смазки) коэффициентов трения Математическая постановка, подробно описанная в [2] дополняется учетом больших деформаций в материале антифрикционной прослойки. На рис. представлена модель сферической опорной части, а так же деформирование относительно свободной поверхности торца слоя скольжения, как иллюстрация влияния фрикционных свойств материалов на деформирование конструкции при стандартной толщине прослойки 4 мм. Всего рассмотрено три варианта толщины прослойки 4, 6 и 8 мм.
В рамках 3D-анализа влияния толщины слоя скольжения на фрикционный контакт со стальными элементами конструкции при стандартной толщине слоя скольжения 4 мм установлено:
– Фрикционные свойства антифрикционных материалов оказывают значительное влияние на контактное касательное напряжение: уменьшение коэффициента трения значительно снижает максимальный уровень контактных касательных напряжений, что стремятся добиться производители опорных частей мостов. Но при этом возникает зона расхождения контактных поверхностей вблизи торца слоя скольжения.
– Процент расхождения поверхностей сопряжения минимален у конструкции опорной части с прослойкой из СВМПЭ (мат. 1) и модифицированного фторопласта (мат. 3).
– Минимальные перемещения торца прослойки наблюдаются в случаях отсутствия расхождения контактных поверхностей вблизи края слоя скольжения.
1. Adamov A.A., Kamenskih A.A., Pankova A.P. Numerical analysis of the spherical bearing geometric configuration with antifriction layer made of different materials // PNRPU Mechanics Bulletin. 2020. № 4. P. 15-26.
2. Адамов А.А., Каменских А.А., Носов Ю.О. Математическое моделирование поведения современных антифрикционных полимеров // Прикладная математика и вопросы управления. 2019. № 4. С. 46–59.
