Contact problem of torsion of a multilayer base with elastic connections between layers


Cite item

Full Text

Abstract

Torsion of a multilayer base with elastic connections between layers by cylindrical punch with a flat sole was considered. The Hankel integral transform of the first order and the method of the compliance functions were used. Two auxiliary functions connected with transformants of tangential stresses and displacements points of the upper boundary of the layer were introduced for each layer. The components of the stress-strain state were represented as a linear combination of these functions. The recurrent formulas binding auxiliary functions of neighboring layers were built based on conditions of joint deformation of neighboring layers. The compliance functions were introduced. The recurrent formulas binding the compliance functions of neighboring layers were built. The problem was resolved into the integral equation. The kernel of the integral equation contains Sonine-Weber integral. The approximate solution of equation was found by the method of mechanical quadratures. Mechanical effects for one-layer and two-layer bases were obtained. Elastic connections between the layers of base led to a reduction of contact stresses in comparison with the case of full contact. Decrease of the shear modulus of one of the layers of a two-layer base was reduced to decrease of the contact stresses, as in the cause of ideal contact and when elastic connections are between the layers of the base.

About the authors

Nina N Antonenko

Zaporizhzhya National Technical University

Email: antonenkonina@i.ua
(Cand. Phys. & Math. Sci.; antonenkonina@i.ua; Corresponding Author), Associate Professor, Dept. of General Mathematics 64, Zhukovskogo st., Zaporizhzhya, 69600, Ukraine

Igor G Velichko

Tavria State Agrotechnological University

Email: wig64@mail.ru
(Cand. Phys. & Math. Sci.; wig64@mail.ru), Associate Professor, Dept. of Higher Mathematics and Physics 18, pr. B. Khmel’nitskii, Melitopol, 72310, Ukraine

References

  1. Jones J. P., Whitter J. S. Waves at a Flexibly Bonded Interface // J. Appl. Mech., 1967. vol. 4, no. 34. pp. 905-909. doi: 10.1115/1.3607854.
  2. Reissner E., Sagoci H. F. Forced Torsional Oscillations of an Elastic Half-Space. I // J. Appl. Phys., 1944. vol. 15, no. 9. pp. 652-654. doi: 10.1063/1.1707489.
  3. Борадачев Н. М., Борадачева Ф. Н. Кручение упругого полупространства, вызванное поворотом кольцевого штампа // Инж. журн. МТТ, 1966. № 1. С. 94-99.
  4. Shibuya T. A Mixed Boundary Value Problem of an Elastic Half-Space under Torsion by a Flat Annular Rigid Stamp // Bulletin of JSME, 1976. vol. 19, no. 129. pp. 233-238. doi: 10.1299/jsme1958.19.233.
  5. Dhawan G. K. A mixed boundary value problem of a transversely-isotropic half-space under torsion by a flat annular rigid stamp // Acta Mechanica, 1981. vol. 41, no. 3-4. pp. 289-297. doi: 10.1007/bf01177354.
  6. Puro A. É. Solution of the axisymmetric problem of the torsion of an inhomogeneous layer // Soviet Applied Mechanics, 1982. vol. 18, no. 12. pp. 1071-1075. doi: 10.1007/bf00882216.
  7. Selvadurai P. S., Singh B. M., Vrbik J. A Reissner-Sagoci problem for a non-homogeneous elastic solid // Journal of Elasticity, 1986. vol. 16, no. 4. pp. 383-391. doi: 10.1007/bf00041763.
  8. Tie-Jun L., Yue-Sheng W. Reissner-Sagoci problem for functionally graded materials with arbitrary spatial variation of material properties // Mechanics Research Communications, 2009. vol. 36, no. 3. pp. 322-329. doi: 10.1016/j.mechrescom.2008.10.002.
  9. Васильев А. С., Айзикович С. М. Математическое моделирование задачи о кручении жестким круглым штампом функционально-градиентного композитного материала // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2010. № 2. С. 33-41.
  10. Rahman M. The Reissner-Sagoci problem for a half-space under buried torsional forces // Int. J. Solids Struct., 2000. vol. 37, no. 8. pp. 1119-1132. doi: 10.1016/s0020-7683(98)00277-7.
  11. Rahimian M., Ghorbani-Tanha A. K., Eskandari-Ghadi M. The Reissner-Sagoci problem for a transversely isotropic half-space // Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., 2006. vol. 30, no. 11. pp. 1063-1074. doi: 10.1002/nag.512 ; erratum. doi: 10.1002/nag.2239.
  12. Brzoza A., Pauk V. Torsion of rough elastic half-space by rigid punch // Arch. Appl. Mech., 2008. vol. 78, no. 7. pp. 531-542. doi: 10.1007/s00419-007-0176-3.
  13. Наумов Ю. А., Чистяк В. И. Кручение упругого неоднородного слоя штампом / Устойчивость и прочность элементов конструкций. Днепропетровск: ДГУ, 1973. С. 12-21.
  14. Dashchenko A. F., Kolybikhin Yu. D. Torsion of an orthotropic nonhomogeneous layer by two punches // Soviet Applied Mechanics, 1976. vol. 12, no. 3. pp. 269-274. doi: 10.1007/bf00884971.
  15. Грилицкий Д. В. Кручение двухслойной упругой среды // Прикл. механика, 1961. Т. 7, № 1. С. 37-42.
  16. Развитие теории контактных задач в СССР / ред. Л. А. Галин. М.: Наука, 1976. 495 с.
  17. Петришин В. И. Кручение кольцевым штампом многослойного основания / Устойчивость и прочность элементов конструкций. Днепропетровск: ДГУ, 1988. С. 96-99.
  18. Величко И. Г., Стеганцев Е. В. Контактная задача кручения многослойного основания // Вiсник Днiпропетровсько державного унiверситету, 2004. № 2. С. 146-154.
  19. Васильев А. С., Садырин Е. В., Васильева М. Е. Кручение упругого полупространства с многослойным покрытием периодической структуры // Вестник Донского государственного технического университета, 2013. Т. 13, № 5-6 (74). С. 6-13. doi: 10.12737/1275.
  20. Васильев А. С., Садырин Е. В., Федотов И. А. Контактная задача о кручении круглым штампом трансверсально-изотропного упругого полупространства с неоднородным трансверсально-изотропным покрытием // Вестник Донского государственного технического университета, 2013. № 1-2 (70-71). С. 25-34.
  21. Александров В. М., Клиндухов В. В. Контактная задача для двухслойного основания с неидеальной механической связью между слоями // Изв. РАН. МТТ, 2000. № 3. С. 84-92.
  22. Эйшинский А. М. Кручение анизотропных и неоднородных тел. Днепропетровск: Полиграфист, 1999. 389 с.
  23. Попов Г. Я. Контактные задачи для линейно-деформируемого основания. Киев: Выща школа, 1962. 168 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2014 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).