Задача Гадолина о сборке двухслойного вала горячей посадкой с испытанием соединения на отрыв

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Изучается прочность соединения в сборке с натягом двухслойного вала, произведенной с помощью операции горячей посадки. Материалы деталей сборки считаются идеальными упругопластическими с пределами пластичности, существенно зависимыми от температуры. В расчетах принимаются условия плоского деформированного состояния. Испытания соединения на отрыв производятся при помощи вращения сборки вокруг ее оси, когда отрывные усилия создаются в форме центробежных сил инерции. Показано, что с ростом скорости вращения натяг в сборке падает. Рассчитывается предельная из возможных угловая скорость вращения, при которой натяг в сборке исчезает.

Об авторах

Анатолий Александрович Буренин

Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Хабаровского Федерального исследовательского центра ДВО РАН

Email: burenin@iacp.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0003-4502-9547
SPIN-код: 3437-8349
Scopus Author ID: 7005536493
ResearcherId: ABC-3915-2020
http://www.mathnet.ru/person53145

доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН; главный научный сотрудник; лаб. проблем создания и обработки материалов и изделий

Россия, 681005, Комсомольск-на-Амуре, Металлургов, 1

Анастасия Валерьевна Ткачева

Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Хабаровского Федерального исследовательского центра ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: 4nansi4@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1795-0021
SPIN-код: 8099-0196
Scopus Author ID: 23053246100
ResearcherId: ABA-9770-2020
http://www.mathnet.ru/person81261

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник; лаб. проблем создания и обработки материалов и изделий

Россия, 681005, Комсомольск-на-Амуре, Металлургов, 1

Сергей Викторович Фирсов

Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Хабаровского Федерального исследовательского центра ДВО РАН

Email: firsov.s.new@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7446-6231
SPIN-код: 8267-2329
Scopus Author ID: 56976208300
ResearcherId: D-1966-2018
http://www.mathnet.ru/person141592

младший научный сотрудник; лаб. проблем создания и обработки материалов и изделий

Россия, 681005, Комсомольск-на-Амуре, Металлургов, 1

Список литературы

  1. Берникер Е. И. Посадка с натягом в машиностроении. М., Л.: Машиностоение, 1966.168 с.
  2. Гадолин А. B. Теория орудий, скрепленных обручами // Артилл. журн., 1861. № 12. С. 1033–1071.
  3. Boley B. A., Weiner J. H. Theory of Thermal Stresses / Dover Civil and Mechanical Engineering. New York: John Wiley & Sons, 1960. xv+586 pp.
  4. Parkus H. Instationäre Wärmespannungen. Wien: Springer, 1959. v+166 pp. (In German)
  5. Mack W. Thermal assembly of on elastic-plastic hub a solid shaft // Arch. Appl. Mech., 1993. vol. 63. pp. 42–50. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00787908.
  6. Bengeri M., Mack W. The influence of the temperature dependence of the yield stress on the stress distribution in a thermally assembled elastic-plastic shrink fit // Acta Mech., 1994. vol. 103. pp. 243–257. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01180229.
  7. Kovács Á. Residual stresses in thermally loaded shrink fits // Period. Polytech., Mech. Eng., 1996. vol. 40, no. 2. pp. 103–112.
  8. Дац Е. П., Петров М. Р., Ткачева А. В. Кусочно-линейные пластические потенциалы в задачах теории температурных напряжений о сборки горячей посадкой // Вестн. ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. Сер. Мех. пред. сост., 2015. № 4(26). С. 163–179. EDN: VNXOWL.
  9. Буренин А. А., Ткачева А. В., Щербатюк Г. А. К расчету неустановившихся температурных напряжений в упругопластических телах // Выч. мех. спл. сред, 2017. Т. 10, № 3. С. 245–259. EDN: ZHZVHJ. DOI: https://doi.org/10.7242/1999-6691/2017.10.3.20.
  10. Буренин А. А., Каиг М., Ткачева А. В. К расчету плоских напряженных состояний в теории неустановившихся температурных напряжений в упругопластических телах // Дальневост. матем. журн., 2018. Т. 18, № 2. С. 131–146. EDN: YUNRFR.
  11. Bland D. R. Elastoplastic thick-walled tubes of work-hardening material subject to internal and external pressures and to temperature gradients // J. Mech. Phys. Solids, 1956. vol. 4, no. 4. pp. 209–229. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-5096(56)90030-8.
  12. Александров С. Е., Лямина Е. А., Новожилова О. В. Влияние зависимости предела текучести от температуры на напряженное состояние в тонком полом диске // Пробл. машиностр. и надежн. машин, 2013. Т. 3. С. 43–48. EDN: RBJIRR.
  13. Александров С. Е., Ломакин Е. В., Дзенг Й.–Р. Решение термоупругопластической задачи для тонкого диска из пластически сжимаемого материала, подверженного термическому нагружению // ДАН, 2012. Т. 443, № 3. С. 310–312. EDN: OWXKQJ.
  14. Попов А. Л., Челюбеев Д. А., Бухалов В. И. Задача Гадолина в упругопластической постановке // ПММ, 2018. Т. 82, № 6. С. 804–812. EDN: YPXQWL. DOI: https://doi.org/10.31857/S003282350002744-8.
  15. Дац Е. П., Мурашкин Е. В., Ткачева А. В., Щербатюк Г. А. Температурные напряжения в упругопластической трубе в зависимости от выбора условия пластичности // Изв. РАН. МТТ, 2018. № 1. С. 32–43. EDN: YOFWCD.
  16. Буренин А. А., Ткачева А. В. О сборке двухслойной металлической трубы способом горячей посадки // Изв. РАН. МТТ, 2019. № 3. С. 86–99. EDN: YPOULA. DOI: https://doi.org/10.1134/S0572329919030073.
  17. Дац Е. П., Ткачева А. В. Технологические температурные напряжения в процессах горячей посадки цилиндрических тел при учете пластических течений // ПМТФ, 2016. Т. 57, № 3(337). С. 208–216. EDN: WAIBFX. DOI: https://doi.org/10.15372/PMTF20160321.
  18. Буренин А. А., Матвеенко В. П., Ткачева А. В. Температурные напряжения в процессе сборки двухслойного вала способом горячей посадки // Уч. зап. КнАГТУ, 2018. Т. 1, № 3(35). С. 31–41. EDN: YLXXCH.
  19. Буренин А. А., Ткачева А. В. Эволюция температурных напряжений в задаче Гадолина о сборке двухслойной упругопластической трубы // Вестн. ПНИПУ. Сер. Механика, 2020. № 3. С. 20–31. EDN: HMUHTT. DOI: https://doi.org/10.15593/perm.mech/2020.3.03.
  20. Буренин А. А., Ткачева А. В. Кусочно-линейные пластические потенциалы как средство расчетов плоских неустановившихся температурных напряжений // Изв. РАН. МТТ, 2020. Т. 6. С. 40–49. EDN: MFTXER. DOI: https://doi.org/10.31857/S0572329920060057.
  21. Sackfield A., Barber J. R., Hills D. A., Truman C. E. A shrink-fit shaft subject to torsion // Eur. J. Mech. A Solids, 2002. vol. 21, no. 1. pp. 73–84. DOI: https://doi.org/10.1016/S0997-7538(01)01197-4.
  22. Antoni N. Contact separation and failure analysis of a rotating thermo-elastoplastic shrink-fit assembly // Appl. Math. Modelling, 2013. vol. 37, no. 4. pp. 2352–2363. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apm.2012.05.018.
  23. Arslan E., Mack W. Shrink fit with solid inclusion and functionally graded hub // Compos. Struct., 2015. vol. 121. pp. 217–224. DOI: https://doi.org/10.1016/J.COMPSTRUCT.2014.10.034.
  24. Lopes J. P., Hills D. A., Paynter R. J. H. The axisymmetric shrink fit problem subjected to axial force // Eur. J. Mech. A Solids, 2018. vol. 70. pp. 172–180. DOI: https://doi.org/10.1016/J.EUROMECHSOL.2018.02.007.
  25. Gaul L., Schmidt A. Finite element simulation and experiments on motor damping assembled disk shrink fits // Mech. Syst. Signal Process., 2019. vol. 127. pp. 412–422. DOI: https://doi.org/10.1016/J.YMSSP.2018.11.021.
  26. Буренин А. А., Ткачева А. В. Осевое вращение в качестве причины падения натяга в сборке составного диска, полученной способом горячей посадки // Вестн. ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. Сер. Мех. пред. сост., 2021. № 3(49). С. 19–32. EDN: NUYZPS. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2021.49.3.003.
  27. Begun A. S., Burenin A. A., Kovtanyuk L. V., Prokudin A. N. Irreversible deformation of a rotating disk having angular acceleration // Acta Mech., 2021. vol. 232, no. 5. pp. 1917–1931. EDN: UPPSFS. DOI: https://doi.org/10.1007/S00707-021-02942-5.
  28. Eraslan A. N., Akis T. On the plane strain and plane stress solutions of functionally graded rotating solid shaft and solid disk problems // Acta Mech., 2006. vol. 181, no. 1–2. pp. 43–63. DOI: https://doi.org/10.1007/S00707-005-0276-5.
  29. Prokudin A. N. Exact elastoplastic analysis of a rotating cylinder with a rigid inclusion under mechanical loading and unloading // ZAMM, 2020. vol. 100, no. 3, e201900213. EDN: SYSSIM. DOI: https://doi.org/10.1002/zamm.201900213.
  30. Прокудин А. Н., Буренин А. А. Упругопластическое деформирование вращающегося сплошного цилиндра из линейно-упрочняющегося материала // ПММ, 2021. Т. 85, № 2. С. 172–192. EDN: EDKAMB. DOI: https://doi.org/10.31857/S0032823521020077.
  31. Буренин А. А., Ковтанюк Л. В. Большие необратимые деформации и упругое последействие. Владивосток: Дальнаука, 2013. 312 с.
  32. Быковцев Г. И., Ивлев Д. Д. Теория пластичности. Владивосток: Дальнаука, 1998. 528 с.
  33. Ишлинский А. Ю., Ивлев Д. Д. Математическая теория пластичности. М.: Физматлит, 2001. 704 с. EDN: TQYAQT.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Авторский коллектив; Самарский государственный технический университет (составление, дизайн, макет), 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 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