Experimental research and modeling of normal contact stiffness and contact damping of machined joint surfaces

• Autorzy: Konowalski K.

Warianty tytułu

PL

Badania doświadczalne oraz modelowanie sztywności stykowej normalnej i tłumienia w połączeniach elementów maszyn

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present paper presents a test stand used to measure normal contact stiffness of flat contact joints of steel surfaces subjected to mechanical treatment. The test stand was used to determine the dependence of normal contact displacements on contact pressures. On the basis of the obtained characteristics a non-linear model of a contact joint was developed. The model describes a dependence of normal contact stiffness and damping on mean pressures and the amplitude of dynamic load with a harmonic course. The model was based on the Kelvin-Voight model widely used in the literature on the subject taking into consideration the stiffness and damping variable.

PL

W pracy przedstawiono stanowisko do badania stykowej sztywności normalnej płaskich połączeń stykowych i powierzchni elementów stalowych po obróbce mechanicznej. Wyznaczono zależność odkształcenia stykowego normalnego od nacisku powierzchniowego. Na podstawie uzyskanych charakterystyk opracowano model nieliniowy połączenia stykowego, który opisuje zależność sztywności stykowej normalnej i tłumienia od średnich wartości nacisku oraz amplitudy obciążenia dynamicznego o przebiegu harmonicznym. Podstawą opracowania jest model ciała lepko-sprężystego Kelvina-Voighta, przy uwzględnieniu zmiennej sztywności i tłumienia.

Słowa kluczowe

EN

contact stiffness; damping; experimental research; histeresis loops

PL

sztywność stykowa; tłumienie; badania doświadczalne; pętle histerezy

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 33, nr 3
• Strony: 53--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Konowalski K.

• Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics Szczecin University of Technology, 70-300 Szczecin, Poland,

Bibliografia

• [1] Y. Ren, C.F. Beards: Identification of 'effective' linear joints using coupling and joint identification techniques. ASME Journal of Vibration and Acoustics, 120 (1998), 331-338.
• [2] W.P. Fu, Y.M. Huang, X.L. Zhang, Q. Guo: Experimental investigation of dynamic normal characteristics of machined joint surfaces. ASME, Journal of Vibration and Acoustics, 122 (2000), 393-398.
• [3] K. Marchelek: Dynamika obrabiarek. WNT, Warszawa 1991.
• [4] K. Konowalski: Experimental investigations of contact joint under dynamic load. Proc. Fifth Inter. Conf. on Computational Methods in Contact Mechanics, Wessex Institute of Technology, Escuela Superior de Ingenieros, University of Seville. WitPress, Southampton - Boston 2001, 21-30.
• [5] X. Shi, A.A. Policarpou: Measurement and modeling of normal contact stiffness and contact damping at the meso scale. ASME, Journal of Vibration and Acoustics, 127 (2005).
• [6] K. Grudziński, K. Konowalski: Badania charakterystyk mechanicznych połączeń stykowych przy obciążeniach dynamicznych. Cz. I. Podstawy badań doświadczalnych i stanowisko badawcze. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 22 (2002) 2, 105-114.
• [7] K. Konowalski, K. Grudziński: Badania charakterystyk mechanicznych połączeń stykowych przy obciążeniach dynamicznych. Cz. II. Badania doświadczalne. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 22 (2002) 2, 114-127.
• [8] G. Pugliese, S.M.O. Tavares, E. Ciulli, L.A. Ferreira: Rough contacts between actual engineering surfaces, Part II Contact Mechanics. Wear, 264 (2008), 1116- 1128.
• [9] U. Sellgren, S. Björklund, S. Andersson: A finite element-based model of normal contact between rough surfaces. Wear, 254 (2003), 1180-1188.
• [10] ADINA R&C Inc.: Automatic dynamic incremental nonlinear analysis. Theory and modeling guide, Report ARD 02-7, Boston 2002.
• [11] Documentation for ANSYS, Guide to the ANSYS Documentation Contact Technology Guide, Release 11.0.
• [12] P. Wriggers: Computational Contact Mechanics. John Wiley&Sons. Ltd., New York 2002.