Investigation of multiple contact interaction of elements of shearing dies

Abstract

EN: Elements of technological systems (equipment, instruments, tools) have a decisive influence on the quality and manufacturing productivity of parts of machine-building structures. Indeed, in technological systems (such as «machine-fixture-tool-workpiece», «press-die-tool-workpiece», «injection molding machine-press-mold-shaping parts-work material», etc.), there is a process of contact interaction of all their components. And within each individual component, there is a contact interaction of the individual constituting parts. Thus, the contact interaction of a system of elastic deformable bodies has a decisive influence on the shape, precision and quality of technological operations. Therefore, it is necessary to determine the stress-strain state (SSS) of systems of the bodies that are in multiple contact interaction. It should be borne in mind that such analysis involves the solution of non-linear contact problems. Accordingly, at the stage of design research, it is necessary to solve a large number of problems of this type. As a result, there are two alternative ways: either to attract a large amount of computing resources, or to use simplified models. In the first case, the efficiency of research is lost. In the second one, the accuracy of the analysis is lost. Accordingly, there is a contradiction between the capabilities of existing methods and models for analyzing the contact interaction between elements of technological systems, on the one hand, and the needs of science and technology, on the other. UK: При обґрунтуванні проектних параметрів необхідно здійснювати аналіз напружено-деформованого стану окремих елементів технологічних систем, які є множинами деталей, що знаходяться в умовах контактної взаємодії. Ці задачі є нелінійними, і для них не діє принцип суперпозиції. З цією причиною різко зростає обсяг обчислень. Для подалання відзначеного недоліку розроблені методи та моделі задля оперативного і точного дослідження напружено-деформованого стану складних об’єктів з урахуванням контактної взаємодії. Особливістю постановки задачі є те, що для контактних задач за певних умов розв’язок лінійно залежить від навантаження. Установлені закономірності розподілу контактного тиску. Він зосереджений на областях постійної форми та розмірів. Змінюється тільки масштаб розподілу контактного тиску. Це дає можливість суттєво прискорити проектні дослідження штампового оснащення при збереженні точності чисельного моделювання напружено-деформованого стану. Розроблений підхід передбачає поєднання переваг чисельних та аналітичних моделей та методів аналізу напружено-деформованого стану елементів розділових штампів із урахуванням контактної взаємодії. Це стосується можливості розв’язання задач для системи контактуючих тіл складної форми, що недоступне із застосуванням аналітичних моделей. З іншого боку, обґрунтована можливість масштабування розв’язків цих задач за зусиллям штампування, що у загальному випадку для нелінійних контактних задач не виконується. Отже, достатньо розв’язати задачу визначення напружено-деформованого стану елементів такого розділового штампу. За іншого значення сили штампування застосовується правило пропорційності. Таким чином, різко зростає оперативність досліджень та забезпечується висока точність одержуваних результатів.