Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Математика. Механика. Информатика

ISSN 1816-9791 (Print)
ISSN 2541-9005 (Online)


Для цитирования:

Бабешко В. А., Уафа С. Б., Евдокимова О. В., Бабешко О. М., Телятников И. С., Евдокимов В. С. О динамической контактной задаче с двумя деформируемыми штампами // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Математика. Механика. Информатика. 2024. Т. 24, вып. 1. С. 4-13. DOI: 10.18500/1816-9791-2024-24-1-4-13, EDN: OZQYOM

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
01.03.2024
Полный текст:
(downloads: 204)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
539.3
EDN: 
OZQYOM

О динамической контактной задаче с двумя деформируемыми штампами

Авторы: 
Бабешко Владимир Андреевич, Кубанский государственный университет
Уафа Самир Баширович , Кубанский государственный университет
Евдокимова Ольга Владимировна, Южный научный центр РАН
Бабешко Ольга Мефодиевна, Кубанский государственный университет
Телятников Илья Сергеевич, Южный научный центр РАН
Евдокимов Владимир Сергеевич, Кубанский государственный университет
Аннотация: 

Рассматривается задача о гармоническом во времени поведении двух деформируемых полубесконечных штампов, лежащих на деформируемом основании. Предполагается, что штампы сближаются параллельными торцами таким образом, что формируют трещину, дефект или тектонический разлом в зоне сближения. Деформируемый материал штампов имеет простую реологию, описываемую уравнением Гельмгольца. Для рассмотрения случаев деформируемых штампов сложных реологий можно применять созданный новый универсальный метод моделирования. Он позволяет решения векторных граничных задач для систем дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих материалы сложных реологий, представлять разложенными по решениям отдельных скалярных граничных задач. Строится высокоточное решение граничной задачи, позволяющее получить дисперсионное уравнение, описывающее резонансные частоты. Существование резонансных частот для деформируемых штампов было предсказано в работах И. И. Воровича. Результат остается в силе и для случая абсолютно твердых полубесконечных штампов. Ранее было показано, что резонансы возникают в контактной задаче о колебании двух абсолютно жестких штампов конечных размеров на деформируемом слое. Однако динамическая контактная задача для случая двух полубесконечных штампов, действующих на многослойную среду, ранее не изучалась. Исследование опирается на метод блочного элемента, позволяющего строить точные решения граничных задач для дифференциальных уравнений в частных производных. Кроме этого, применяются факторизационные методы и используются некоторые тонкие свойства уравнений Винера – Хопфа, в частности, принадлежащие известному математику М. Г. Крейну. Предлагаемые методы позволяют производить исследование для всего диапазона частот и произвольного расстояния между торцами полубесконечных плит. Результаты исследования могут быть использованы для оценки прочностных свойств конструкций, имеющих контактные соединения из разнотипных материалов в динамических режимах.

Благодарности: 
Отдельные фрагменты работы выполнены в рамках реализации Госзадания на 2024 г. Минобрнауки (проект FZEN-2023-0006) и ЮНЦ РАН (тема 01201354241-0).
Список источников: 
  1. Галин Л. А. Контактные задачи теории упругости и вязкоупругости. Москва : Наука, 1980. 303 с.
  2. Штаерман И. Я. Контактная задача теории упругости. Москва : Гостехиздат, 1949. 272 с.
  3. Горячева И. Г., Добычин М. Н. Контактные задачи трибологии. Москва : Машиностроение, 1988. 256 с.
  4. Papangelo A., Ciavarella M., Barber J. R. Fracture mechanics implications for apparent static friction coefficient in contact problems involving slip-weakening laws // Proceedings of the Royal Society A (London). 2015. Vol. 471, iss. 2180. 20150271. https://doi.org/10.1098/rspa.2015.0271
  5. Ciavarella M. The generalized Cattaneo partial slip plane contact problem. I — Theory // International Journal of Solids and Structures. 1998. Vol. 35, iss. 18. P. 2349–2362. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(97)00154-6
  6. Ciavarella M. The generalized Cattaneo partial slip plane contact problem. II — Examples // International Journal of Solids and Structures. 1998. Vol. 35, iss. 18. P. 2363–2378. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(97)00155-8
  7. Zhou S., Gao X. L. Solutions of half-space and half-plane contact problems based on surface elasticity // Zeitschrift fur angewandte Mathematik und Physik. 2013. Vol. 64. P. 145–166. https://doi.org/10.1007/s00033-012-0205-0
  8. Guler M. A., Erdogan F. The frictional sliding contact problems of rigid parabolic and cylindrical stamps on graded coatings // International Journal of Mechanical Sciences. 2007. Vol. 49, iss. 2. P. 161–182. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2006.08.006
  9. Ke L.-L., Wang Y.-S. Two-dimensional sliding frictional contact of functionally graded materials // European Journal of Mechanics – A/Solids. 2007. Vol. 26, iss. 1. P. 171–188. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2006.05.007
  10. Almqvist A., Sahlin F., Larsson R., Glavatskih S. On the dry elasto-plastic contact of nominally flat surfaces // Tribology International. 2007. Vol. 40, iss. 4. P. 574–579. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2005.11.008
  11. Almqvist A. An LCP solution of the linear elastic contact mechanics problem. 2013. 43216. URL: http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange (дата обращения: 01.12.2023). https://doi.org/10.13140/RG.2.1.3960.7200
  12. Andersson L. E. Existence results for quasistatic contact problems with Coulomb friction // Applied Mathematics and Optimization. 2000. Vol. 42. P. 169–202. https://doi.org/10.1007/s002450010009
  13. Cocou M. A class of dynamic contact problems with Coulomb friction in viscoelasticity // Nonlinear Analysis: Real World Applications. 2015. Vol. 22. P. 508–519. https://doi.org/10.1016/j.nonrwa.2014.08.012
  14. Ворович И. И. Спектральные свойства краевой задачи теории упругости для неоднородной полосы // Доклады Академии наук СССР. 1979. Т. 245, № 4. С. 817–820.
  15. Ворович И. И. Резонансные свойства упругой неоднородной полосы // Доклады Академии наук СССР. 1979. Т. 245, № 5. С. 1076–1079.
  16. Бабешко В. А., Евдокимова О. В., Бабешко О. М. Фрактальные свойства блочных элементов и новый универсальный метод моделирования // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2021. Т. 499, № 1. С. 30–35. https://doi.org/10.31857/S2686740021040039, EDN: LXXMAT
  17. Ворович И. И., Бабешко В. А. Динамические смешанные задачи теории упругости для неклассических областей. Москва : Наука, 1979. 320 с.
  18. Бабешко В. А., Евдокимова О. В., Бабешко О. М., Евдокимов В. С. О механической концепции самосборки наноматериалов // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2023. № 5. C. 111–119. https://doi.org/10.31857/S057232992360007X, EDN: GFZOYW 
Поступила в редакцию: 
07.12.2023
Принята к публикации: 
28.12.2023
Опубликована: 
01.03.2024