Title Analiza kontaktnog problema sa smanjenjem kontaktne površine : doktorska disertacija
Title (english) Analysis of a receding contact problem
Author Branimir Rončević
Mentor Dubravka Siminiati (mentor)
Committee member Boris Obsieger (predsjednik povjerenstva)
Committee member Dubravka Siminiati (član povjerenstva)
Committee member Iztok Potrč (član povjerenstva) VIAF: 305514378
Granter University of Rijeka Faculty of Engineering Rijeka
Defense date and country 2012-07-17, Croatia
Scientific / art field, discipline and subdiscipline TECHNICAL SCIENCES Mechanical Engineering
Universal decimal classification (UDC ) 53 - Physics
Abstract U ovom je radu uz opis najvažnijih matematičkih formulacija i numeričkih pristupa
korištenih u analizi kontaktnih problema, provedena analiza kontakta sa smanjenjem
kontaktne površine. Analiza je provedena za dvije različite kategorije problema – za slučaj
svornjaka, čahure i ploče uz pretpostavku nulte zračnosti te za slučaj utiskivača, sloja i
podloge kada između sloja i podloge ne postoji čvrsta veza. Problem je primjenom metode
konačnih elemenata istražen u okviru linearne teorije elastičnosti za slučaj ravninskog stanja
deformacije. Numeričke analize provedene su upotrebom softvera Femap, u kojemu se koristi
rješavač NX Nastran. Ispitani su utjecaj intenziteta vanjskog opterećenja te utjecaj geometrije
i svojstava materijala. Pri razmatranju utjecaja materijala kao referentno rješenje uzet je slučaj
u kojemu su elastična svojstva svih triju tijela identična, nakon čega su pojedinačno varirana
elastična svojstva za svako od tijela. Na kraju je riješen i kontaktni problem uz razmatranje
utjecaja trenja. Dobivene krivulje raspodjela kontaktnih pritisaka pokazuju jedinstveno
ponašanje ovakve vrste kontaktnih problema, gdje se na kontaktnim površinama s većim
zahvatnim kutom mogu javiti i veći vršni kontaktni pritisci. Takav rezultat može se činiti vrlo
nekarakterističnim, ne samo u konvencionalnim kontaktnim problemima, već i kod problema
sa smanjenjem kontaktne površine. Ovakva vrsta problema pokazuje se kao linearno zavisna o
intenzitetu vanjskog opterećenja, uz zanemariv utjecaj opterećenja na promjene kontaktnih
kutova. Problem utiskivača, sloja i podloge obrađen je primjenom iste metodologije te su i
ovdje utvrđene zakonitosti utjecaja svojstava materijala i koeficijenta trenja. Pokazano je da
kod ovakve vrste problema postoji nelinearna zavisnost kontaktnih pritisaka, ali i dimenzija
kontaktnih površina, o vanjskom opterećenju. U eksperimentalnom je dijelu istraživanja
primjenom optičke metode fotogrametrije na čeličnim modelima ispitano deformacijsko
ponašanje sloja u problemu utiskivač-sloj-podloga. Primijenjena metoda zasnovana je na
principu digitalne korelacije slike i upotrijebljen je mjerni sustav ARAMIS 4M. Rezultati
mjerenja pokazuju zadovoljavajuće poklapanje s rezultatima numeričkih simulacija.
Abstract (english) An overview of the most important formulations and numerical methods in the field of
contact problem analysis is presented in this work, followed by an investigation of the
behaviour of receding contact problems. The receding contact analysis was carried out for two
different types of problems – the problem of a perfect-fit pin and bushing in a hole in a plate
and the problem of an indenter pressing an unbonded layer resting on a substrate. The
problems were analyzed using the finite element method within the scope of linear theory of
elasticity and under the assumption of plane strain conditions. The numerical analyses were
II
carried out in the Femap software package, which uses the NX Nastran solver. Such contact
problems were investigated for the influence of the intensity of external load, as well as the
influence of different geometries and material properties. In the investigation of various
materials a reference analysis was carried out for the case of material similarity between all
the three bodies, after which material properties were varied in turn for each body. Finally the
influence of friction was investigated as well. The obtained contact pressure distributions for
the pin-bushing-plate problem show quite a unique behaviour, where higher peak values of
contact pressures occur on contact surfaces with larger contact angles, which may seem very
uncharacteristic not only for conventional contact problems, but for the class of receding
contact problems as well. This class of problems shows to be linearly dependent on the
intensity of external load, with negligible effect on the change of the contact angles. The
problem of indenter, layer and substrate was investigated following the same methodology
and the resulting influence of material dissimilarity and friction is systematically investigated
here as well. This class of problems shows non-linear behaviour, where both the contact
pressure distribution and contact half-width were found to be non-linearly dependable on the
applied external load. Experimental investigation on steel models was carried out by optical
measurements of displacements so as to ascertain the deformation behaviour of a layer
indented into a substrate. The used method employs the digital image correlation technique
and the ARAMIS 4M system was used in the experiment. The obtained measurement results
show a satisfactory degree of agreement with the numerical results.
Keywords
kontaktni problem
smanjenje kontaktne površine
elastični sloj
elastični svornjak
metoda konačnih elemenata
fotogrametrijsko mjerenje
Keywords (english)
contact problem
receding contact surface
elastic layer
elastic pin
finite element method
digital image correlation measurement
Language croatian
URN:NBN urn:nbn:hr:188:594157
Study programme Title: Postgraduate university (doctoral) study Study programme type: university Study level: postgraduate Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti (doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti)
Catalog URL https://libraries.uniri.hr/cgi-bin/unilib.cgi?form=D1130215003
Type of resource Text
Extent 150 str; 30 cm
File origin Born digital
Access conditions Closed access
Terms of use
Created on 2017-01-19 18:24:41