Особенности деформирования вращающихся дисков с тонкими высокомодульными покрытиями

Abstract

На базе уравнений линейной пространственной теории упругости сформулирована задача расчета вращающихся дисков с упрочняющими покрытиями с учетом возникающих пограничных слоев. Разработан численный метод интегрирования поставленной задачи и проведены конкретные расчеты. На основе анализа рассчитанных полей напряжений в базовом материале диска и в покрытиях удалось объяснить такие эффекты, как резкое увеличение несущей способности дисков при нанесении на их лицевые поверхности высокомодульных покрытий толщиной порядка 0,1-0,6 мм и ее снижение (в ряде случаев) при нанесении более толстых покрытий. Исследованы границы применимости традиционной теории расчета дисков, согласно которой предполагается, что напряженное состояние двухмерное и пограничные слои отсутствуют.

На базі рівнянь лінійної просторової теорії пружності сформульовано задачу розрахунку обертових дисків, що мають зміцнювальні покриття, з урахуванням примежових шарів. Розроблено числовий метод інтегрування поставленої задачі та проведено конкретні розрахунки. Аналіз розрахованих полів напружень у базовому матеріалі диска і в покриттях дозволив пояснити такі ефекти, як різке підвищення несучої здатності дисків при нанесенні на лицьові поверхні високомодульних покриттів товщиною порядка 0,1-0,6 мм та її зменшення (у ряді випадків) при нанесенні більш товстих покриттів. Досліджено межі застосування традиційної теорії розрахунку дисків, згідно з якою припускається, що напружений стан двовимірний і примежові шари відсутні.

Based of the equations of linear spatial elastic theory, we have formulated the problem of stressed state determination of rotating disks with reinforcing coatings with account of occurrence of boundary layers. The numerical method for integration of the above problem has been developed and particular calculations have been performed. The analysis of the calcucalculated stress fields in the disk base material and coatings makes it possible to explain such effects, as sharp improvement of the carrying capacity of disks by application of high-modulus coatings of 0.1 —0.6 mm width on their front faces, as well as deterioration of the carrying capacity (in some cases) in case of application of thicker coatings. We have analyzed the applicability range of the conventional theory to calculation of disks, according to which the stressed state of disks is supposed to be two dimensional, while boundary layers are absent.