Wheeled Vehicle Brake Drum Computation by Fracture Toughness Criteria

Autor: Sahib A. Askerov
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Journal of Mechanical Engineering, Vol 23, Iss 2, Pp 33-40 (2020)
Проблемы машиностроения; Том 23, № 2 (2020); 33-40
Проблеми машинобудування; Том 23, № 2 (2020); 33-40
Journal of Mechanical Engineering; Том 23, № 2 (2020); 33-40
ISSN: 2709-2992
2709-2984
2411-0779
0131-2928
Popis: Для обеспечения безопасности транспортных средств на стадии проектирования особое значение имеет разработка математической модели, в рамках которой возможно эффективно прогнозировать трещинообразование в барабане тормозного механизма в процессе торможения колесной машины. Рассматривается задача механики контактного разрушения о зарождении когезионной трещины в барабане тормозного механизма колесной машины. Считается, что при многократном торможении колесной машины происходит разрушение материала при трении, вызванном контактным взаимодействием. Учитывается, что реальная поверхность тормозного барабана не бывает абсолютно гладкой, но имеет микро- или макроскопические неровности технологического характера, образующие шероховатость. Предложена математическая модель, в рамках которой описывается зарождение трещины в тормозном барабане при торможении колесной машины. Зона зарождения трещины моделируется как область ослабленных межчастичных связей материала (зона предразрушения). Местоположение и размер зоны предразрушения заранее неизвестны и должны быть определены в процессе решения задачи. Используется метод возмущений и аппарат теории сингулярных интегральных уравнений. Задача о равновесии тормозного барабана колесной машины с зародышевой трещиной сводится к решению в каждом приближении нелинейного интегродифференциального уравнения типа Коши. При использовании коллокационной схемы решения в каждом приближении сингулярное интегральное уравнение сводится к системе нелинейных алгебраических уравнений. Для их решения используется метод последовательных приближений и итерационный алгоритм упругих решений. Из решения полученной системы уравнений найдены нормальные и касательные напряжения в зоне предразрушения. Условие появления когезионной трещины в тормозном барабане формулируется с учетом критерия предельной вытяжки связей материала.
To ensure vehicle safety at the design stage, of primary importance is the development of a mathematical model, within whose framework it is possible to effectively predict crack initiation in the break drum of a braking wheeled vehicle. Considered is the contact fracture mechanics problem of the initiation of a cohesive crack in the brake drum of a wheeled vehicle. It is believed that during the multiple braking of a wheeled vehicle, the vehicle material is destroyed during friction due to contact interaction. It is considered that the real surface of the brake drum is never absolutely smooth, but it has technological micro- or macroscopic irregularities that make the surface rough. A mathematical model is proposed, within whose framework crack initiation in the brake drum of a braking wheeled vehicle is described. The crack initiation zone is modeled as a region of weakened interparticle bonds of the material (pre-fracture zone). The location and size of the pre-fracture zone are not known in advance and must be determined in the process of solving the problem. Both the perturbation method and the apparatus of the theory of singular integral equations are used. The equilibrium problem of the wheeled vehicle brake drum with an embryonic crack reduces to the solution, in each approximation, of a nonlinear integro-differential equation of Cauchy type. When a collocation solution scheme is used in each approximation, the singular integral equation reduces to a system of nonlinear algebraic equations. To solve them, both the method of successive approximations and an iterative algorithm of elastic solutions are used. From the solution of the obtained system of equations, normal and tangential stresses in the pre-fracture zone are found. The condition for the initiation of a cohesive crack in the brake drum is formulated taking into account the criterion of the ultimate stretching of material bonds.
Для створення умов безпеки транспортних засобів на стадії проектування особливе значення має розробка математичної моделі, у рамках якої можливо ефективно прогнозувати тріщиноутворення у барабані гальмівного механізму в процесі гальмування колісної машини. Розглядається задача механіки контактного руйнування про зародження когезійної тріщини у барабані гальмівного механізму колісної машини. Вважається, що за багаторазового гальмування колісної машини відбувається руйнування матеріалу під час тертя, викликаного контактною взаємодією. Враховується, що реальна поверхня гальмівного барабана не буває абсолютно гладкою, але має мікро- або макроскопічні нерівності технологічного характеру, що утворюють шорсткість. Запропонована математична модель, у рамках якої описується зародження тріщини в гальмівному барабані під час гальмування колісної машини. Зона зародження тріщини моделюється як область ослаблених міжчасткових зв'язків матеріалу (зона передруйнування). Місце розташування і розмір зони передруйнування заздалегідь невідомі і мають бути визначені в процесі розв’язання задачі. Використовується метод збурень і апарат теорії сингулярних інтегральних рівнянь. Задача про рівновагу гальмівного барабана колісної машини із зародковою тріщиною зводиться до розв’язання в кожному наближенні нелінійного інтегродиференційного рівняння типу Коші. За використання колокаційної схеми розв’язання в кожному наближенні сингулярне інтегральне рівняння зводиться до системи нелінійних рівнянь алгебри. Для їх розв’язання використовується метод послідовних наближень та ітераційний алгоритм пружних розв’язків. З розв’язку отриманої системи рівнянь знайдена нормальна і дотична напруга в зоні передруйнування. Умова появи когезійної тріщини в гальмівному барабані формулюється з урахуванням критерію граничної витяжки зв'язків матеріалу.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: