Розробка методу розрахунку контактних напружень на ущільнювальних поверхнях затворів високого тиску - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук РОЗРОБКА МЕТОДУ РОЗРАХУНКУ КОНТАКТНИХ НАПРУЖЕНЬ НА УЩІЛЬНЮВАЛЬНИХ ПОВЕРХНЯХ ЗАТВОРІВ ВИСОКОГО ТИСКУУ дисертації розроблено метод розрахунку контактних напружень на ущільнювальних поверхнях затворів високого тиску на основі розвязання просторових контактних задач теорії пружності за варіаційно-структурним методом теорії R-функцій для мішаного функціоналу Рейсснера. Коефіцієнти в апроксимаціях невизначених компонент цих структур отримано розвязанням побудованої системи Рітца, властивості якої досліджено в роботі. Elaboration of the contact stresses calculating method for the high-pressure vessels seals. The contact stresses calculating method for the high-pressure vessels seals is elaborated in this work. Key words: high-pressure vessels seals, contact stresses calculating methods, mixed variational principle, method of variational structures, approximate solution estimation.Посудини високого тиску широко використовують в промисловості для здійснення різноманітних технологічних процесів, наприклад для синтезу речовин або обробки матеріалів, а також у наукових дослідженнях для вивчення фізико-хімічних процесів при високих тисках. Враховуючи поширення у застосуванні технологій високих тисків у багатьох галузях сучасній промисловості, розробка адекватних моделей та методів розрахунку контактних напружень на ущільнювальних поверхнях затворів високого тиску є актуальною науковою та прикладною проблемою. Роботу виконано на кафедрі теоретичної механіки Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" (НТУ "ХПІ") у рамках координованих Міністерством освіти і науки України держбюджетних тем: "Побудова теоретичних основ розрахунків нелінійної повзучості та руйнування деформівних тіл за умов дії зовнішніх швидко осцилюючих полів навантаження" на 1997-1999 р.р. (шифр М1002, наказ № 277-II від 17.04.1997 р.) і "Створення теорії та методів розрахунку тонкостінних конструкцій з ізотропних та ортотропних матеріалів, що пошкоджуються при повзучості" на 2000-2003 р.р. (шифр М1003, код 040101, наказ № 3-II від 04.01.2000 р.). запропоновано структури розвязків, які точно задовольняють усім граничним умовам контактної задачі і відповідають варіаційно-структурному методу розвязання задач теорії пружності на основі мішаного принципу Рейсснера, для аналізу напружено-деформованого стану контактних ущільнень, які взаємодіють з більш жорсткими стінками затворів високого тиску; У опублікованих із співавторами роботах здобувачу належать: в [1] - результати теоретичного обґрунтування критерію оцінки точності наближених розвязків варіаційних задач для функціоналу Рейсснера, в [2] - обґрунтування збіжності розвязків рівняння стаціонарності функціоналу Рейсснера, в [3, 4] - розрахункові дані дослідження із точності наближених розвязків варіаційних задач для функціоналу Рейсснера, в [5] - граничні умови на поверхнях контакту деформівного тіла з жорстким штампом, структури розвязків та результати розрахунків, в [6, 7] - математична постановка задачі, структури розвязків, наведені розрахункові дані контактних тисків на ущільнювальних поверхнях затвору газостатичної установки високого тиску.Зроблено висновок, що для більш адекватного визначення контактних напружень на ущільнювальних поверхнях затворів високого тиску доцільно використати варіаційно-структурний метод теорії R-функцій, який дозволяє точно задовольняти усім граничним умовам та умові щільного контакту взаємодіючих поверхонь, а розвязання контактних задач теорії пружності при цьому здійснити на основі мішаного принципу Рейсснера із незалежною апроксимацією переміщень та напружень. Це надасть можливість отримувати напруження та переміщення в тілах із однаковою точністю, а їхні наближення у вигляді структур розвязків будуть точно задовольняти умовам щільного контакту взаємодіючих поверхонь, що підвищить точність розрахунків контактних напружень на ущільнювальних поверхнях затворів високого тиску. Далі зясовано, що у випадку невиконання умови (6) нормальні переміщення точок тіла під штампом можна представити у вигляді: ,(7) де , Варіаційну постановку контактних задач здійснено в підрозділі 2.2 на основі мішаного принципу Рейсснера для тіл із поверхнею контакту , на дільницях якої -, , задані наступні умови для переміщень: , , ,(8) що узагальнює задачу відповідно до можливих випадків взаємодії тіла з різними за формою штампами. У третьому розділі надано метод розвязання контактних задач теорії пружності, сформульованих у другому розділі роботи, оснований на застосуванні мішаного принципу Рейсснера і варіаційно-структурного методу теорії R-функцій. У підрозділі 4.1 для оцінки точності наближених розвязків, отриманих при обмеженій кількості координатних функцій в їхніх структурах, використано умови рівності між підрахованими на цих розвязках функціоналами Лагранжа, Кастиліано та Рейсснера.