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.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».