ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АНТИФРИКЦИОННОЙ ПРОСЛОЙКИ СФЕРИЧЕСКОЙ ОПОРНОЙ ЧАСТИ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТИВНЫХ УПРУГОВЯЗКОПЛАСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАСЧЕТНОГО ОБЪЕМА
Автор: Андрей Ренатович Мухаметшин
Соавторы: Каменских А.А., Носов Ю.О.
Организация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Сферические опорные части мостовых сооружений относятся к классу конструкций, работоспособность которых в значительной степени определяется напряженно-деформированным состоянием антифрикционной прослойки слоя скольжения [1-2]. Данная прослойка представляет собой композицию сверхвысокомолекулярного полиэтилена и консистентного смазочного материала, размещенного в системе технологических углублений [3]. При построении численных моделей конструкции явное описание геометрии углублений, межфазных границ и контактного взаимодействия компонентов приводит к существенному увеличению числа степеней свободы и вычислительных затрат, особенно при решении задач многоциклового термосилового нагружения. В связи с этим актуальной является разработка подходов, основанных на замене неоднородной структуры антифрикционной прослойки эквивалентной однородной средой с эффективными упруговязкопластическими характеристиками.
Рис. 1. Геометрическая конфигурация углублений под смазочный материал:
а) схема заполнения; б) расчетный объем: 2 – полимер; 3 – смазка
На основе серии численных экспериментов выполнено определение эффективных упругих и упруговязкопластических характеристик представительного объема антифрикционной прослойки, содержащего полимерный материал и локальную область, заполненную смазкой. Получены функциональные зависимости параметров эквивалентной среды от температуры и геометрических характеристик расчетного объема. Установлены закономерности изменения эффективных характеристик при варьировании размера представительного объема и условий термосилового воздействия. Показано, что предложенный подход позволяет реализовать многоуровневую схему моделирования сферической опорной части, в которой неоднородная структура слоя скольжения заменяется эквивалентной однородной средой с эффективными определяющими соотношениями.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-29-00470, https://rscf.ru/project/25-29-00470/
1. Адамов А.А., Каменских А.А., Носов Ю.О. О влиянии геометрии и конфигурации сферического слоя скольжения опорной части мостового сооружения на параметры контактного взаимодействия ее элементов // Computational Continuum Mechanics. 2021. Т. 14. № 3. С. 398–411.
2. Meghashree M., Urs N., Amith B.N. et al. Elastomeric bearing performance prediction and damage effect evaluation using machine learning // Multiscale and Multidiscip. Model. Exp. and Des. 2025. Vol. 8, Art. 243.
3. Nosov Y.O., Kamenskikh A.A. Influence Analysis of Lubricant Recesses on the Working Capacity of the Bridge Span Spherical Bearing // Lubricants. 2022. Vol. 10. Art. 283.
