بررسی اثر پارامترهای ارتوتروپی بر شکست این مواد تحت تماس غلتشی
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوینحامد ذاکرحقیقی 1 , سعید ادیب نظری 2
1 - گروه مکانیک، دانشکده مکانیکف دانشگاه علوم و تحقیقات
2 - استاد دانشگاه، دانشکده مکانیک، دانشگاه علوم و تحقیقات
الکلمات المفتاحية: مواد ارتوتروپیک, تماس غلتشی, تنش های تماسی ,
ملخص المقالة :
در این مقاله هدف بررسی اثر پارامترها و خواص ارتوتروپیک بر پایداری و استحکام یک بستر ارتوتروپیک در یک مساله تماس غلتشی میباشد. در این مساله غلتش یک استوانه صلب را بر روی یک نیم فضای ارتوتروپیک در نظر میگیریم. مساله به صورت دو بعدی بررسی گشته و برای یک آرایش خاص ناحیه تماس یعنی یک ناحیه چسبندگی مرکزی همراه با دو ناحیه لغزشی، در حالت کرنش-صفحهای و همچنین با فرض برقراری قانون اصطکاک کلمب در نظر گرفته میشود. اگرچه مساله به صورت تحلیلی و با استفاده از روشهای مستخرج در تحقیقات قبلی خود نویسندگان مورد بررسی قرار خواهد گرفت؛ ولی تاکید اصلی بر روی نتایج و روند وابستگی تنشهای درون صفحه و داخل بستر به پارامترهای ارتوتروپی و ضریب اصطکاک میباشد. نتایج جالب حاصل از این تحقیق بیان میدارد با تغییر مناسب پارامترهای ارتوتروپی بستر میتوان تنشهای ایجاد شده در بستر را کاهش داده و در نتیجه عمر بستر تا حد امکان افزایش یابد. در نهایت میتوان نتیجه گرفت که جایگزینی مواد ارتوتروپیک و غیرهمگن به جای مواد ایزوتروپیک و همگن در بسیاری از موارد کاربردی جهت افزایش عمر قطعات و کاهش هزینههای مصرفی امیدوارکننده خواهد بود.
1- Bentall, R. and K. Johnson, Slip in the rolling contact of two dissimilar elastic rollers. International journal of mechanical sciences, 1967. 9(6): p. 389-404.
2- Kalker, J., A Minimum Principle for the Law of Dry Friction—Part 2: Application to Nonsteadily Rolling Elastic Cylinders. Journal of Applied Mechanics, 1971. 38(4): p. 881-887.
3- Nowell, D. and D. Hills, Tractive rolling of dissimilar elastic cylinders. International journal of mechanical sciences, 1988. 30(6): p. 427-439.
4- Nackenhorst, U., B. Zastrau, and J. Jarewski, Finite Element Modeling of 3D Elastic‐Elastic Rolling Contact. ZAMM‐Journal of Applied Mathematics and Mechanics/Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, 2000. 80(S1): p. 57-60.
5- Bogacz, R., Dynamic analysis of rolling contact problem by the space-time element method. ZAMM. Z. Angew. Math. Mech, 2000. 80: p. s1.
6- Green, A.E., Zerna, W., Theoretical Elasticity. 1954, Oxford: Oxford University Press.
7- Lekhnitskii, S., et al., Theory of elasticity of an anisotropic elastic body. Physics Today, 1964. 17: p. 84.
8- Sveklo, V., Boussinesq type problems for the anisotropio half-space. Journal of Applied Mathematics and Mechanics, 1964. 28(5): p. 1099-1105.
9- Dahan, M. and J. Zarka, Elastic contact between a sphere and a semi infinite transversely isotropic body. International Journal of Solids and Structures, 1977. 13(3): p. 229-238.
10- Turner, J., Contact on a transversely isotropic half-space, or between two transversely isotropic bodies. International Journal of Solids and Structures, 1980. 16(5): p. 409-419.
11- Willis, J., Hertzian contact of anisotropic bodies. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 1966. 14(3): p. 163-176.
12- Chen, W., Stresses in some anisotropic materials due to indentation and sliding. International Journal of Solids and Structures, 1969. 5(3): p. 191-214.
13- Bakirtaş, İ., The contact problem of an orthotropic non-homogeneous elastic half space. International journal of engineering science, 1984. 22(4): p. 347-359.
14- Shi, D., Y. Lin, and T.C. Ovaert, Indentation of an orthotropic half-space by a rigid ellipsoidal indenter. Journal of tribology, 2003. 125(2): p. 223-231.
15- Swanson, S.R., Hertzian contact of orthotropic materials. International journal of solids and structures, 2004. 41(7): p. 1945-1959.
16- Erbaş, B., E. Yusufoğlu, and J. Kaplunov, A plane contact problem for an elastic orthotropic strip. Journal of Engineering Mathematics, 2011. 70(4): p. 399-409.
17- Zhou, Y.T. and K.Y. Lee, Exact solutions of the 2‐D frictional sliding contact problem of electrically insulated triangular and cylindrical punches on piezoelectric materials. ZAMM‐Journal of Applied Mathematics and Mechanics/Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, 2013. 93(4): p. 217-232.
18- Rodriguez, N., M. Masen, and D. Schipper, A model for the contact behaviour of weakly orthotropic viscoelastic materials. International journal of mechanical sciences, 2013. 72: p. 75-79.
19- Guler, M.A., Closed-form solution of the two-dimensional sliding frictional contact problem for an orthotropic medium. International Journal of Mechanical Sciences, 2014. 87: p. 72-88.
20- Alinia, Y., et al., Rolling contact problem for an orthotropic medium. Acta Mechanica, 2016: p. 1-18.
21- Guler, M.A., S. Adibnazari, and Y. Alinia, Tractive rolling contact mechanics of graded coatings. International Journal of Solids and Structures, 2012. 49(6): p. 929-945.
22- Shabana, A.A., K.E. Zaazaa, and H. Sugiyama, Railroad vehicle dynamics: a computational approach. 2007: CRC press.
23- Guler, M., Y. Alinia, and S. Adibnazari, On the contact mechanics of a rolling cylinder on a graded coating. Part 2: numerical results. Mechanics of Materials, 2013. 66: p. 134-159.
24- King, R. and T. O'sullivan, Sliding contact stresses in a two-dimensional layered elastic half-space. International Journal of Solids and Structures, 1987. 23(5): p. 581-597.
25- Alinia, Y., et al., Sliding contact analysis of functionally graded coating/substrate system. Mechanics of Materials, 2016. 94: p. 142-155.
_||_