Моделирование контактного взаимодействия пьезоэлектрического полупространства и упругой изотропной основы с приповерхностной выемкой кругового сечения

Abstract

Развита математическая модель контакта при сжатии электроупругого полупространства с упругой изотропной основой, содержащей пологую выемку кругового сечения. Модель базируется на рассмотрении связанной системы уравнений электроупругости. Предложены два алгоритма решения проблемы, основанные на представлении решений уравнений электроупругости. Найдено аналитическое решение задачи, определены геометрические размеры зазора между электроупругим полупространством и деформируемой основой при известных сжимающих усилиях. Для ряда пьезоэлектрических материалов на основе математического моделирования проведены числовые исследования контактного взаимодействия. Изучено влияние связанности силовых и электрических полей на параметры контакта тел. Выявлены характерные механические эффекты.

Розвинуто математичну модель контакту у разі стискання електропружного півпростору з пружною ізотропною основою, яка містить пологу виїмку кругового перерізу. Модель ґрунтується на розгляді зв’язаної системи рівнянь електропружності. Запропоновано два алгоритми для розв’язанння проблеми, які ґрунтуются на поданні розв’язку рівнянь електропружності. Знайдено аналітичний розв’язок задачі, визначено геометричні розміри зазору між електропружним півпростором і деформованою основою за відомих стискальних зусиль. Для ряду п’єзоелектричних матеріалів на основі математичного моделювання проведено числові дослідження контактної взаємодії. Вивчено вплив зв’язаності силових і електричних полів на параметри контакту тіл. Виявлено характерні механічні ефекти.

The mathematical model for the contact interaction under the compression of an electroelastic half-space with the elastic isotropic base containing a sloping groove of a circular section was developed. The model takes in account the connectedness of the electroelastic equations system. Two algorithms for solving the problem were proposed, which were based on the representation of solutions of the electroelasticity equations. The analytical problem solution was found, geometrical parameters of clearance between the electroelasticity half-space and deformable base under the known compression were obtained. The influence of connectedness of force and electricity fields on contact parameters of bodies was investigated.