ON HOT FITTING OF A DISK ON A SHAFT TAKING INTO ACCOUNT IRREVERSIBLE DEFORMATION OF THE MATING PARTS OF THE ASSEMBLY

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The evolution of temperature stresses under the conditions of the assembly process operation of hot fitting a thin disk onto a round shaft is calculated within the framework of the theory of temperature stresses. The materials of the mating assembly parts are considered elastic-plastic with a yield strength dependent on temperature. The moments of time and places of origin of viscoplastic flows in the materials of the assembly elements, the features of the development of plastic regions, their attenuation and collapse are tracked. The level and distribution of residual stresses over the assembly parts are calculated.

About the authors

A. A. Burenin

Institute of Mechanical Science and Metallurgy, Far Eastern Branch of the RAS

Author for correspondence.
Email: burenin@iacp.dvo.ru
Moscow, Russia

A. V. Tkacheva

Institute of Mechanical Science and Metallurgy, Far Eastern Branch of the RAS

Email: 4nansi4@mail.ru
Moscow, Russia

References

  1. Parkus H. Instationare warmespannungen. Wien Sprinoer-Verlag. 1959.
  2. Boley B.A., Weiner J. H. Theory of Thermal Stresses. New York London: John wiley and sons, INS. 1960. 512 p.
  3. Burenin A.A., Tkacheva A.V. Gadolin problem of assembling a prestressed two-layer pipe // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2024. V. 64. № 5. P. 929–942. https://doi.org/10.1134/S002189442305022X
  4. Bukhalov V.I., Popov A.L., Chelyubeev D.A. Gadolin’s theory in elastoplastic formulation // Mechanics of Solids. 2019. V. 54. № 2. P. 356–363.
  5. Burenin A.A., Tkacheva A.V. Evolution of temperature stresses in the Gadolin problem of assembling a two-layer elastoplastic pipe // PNRPU Mechanics Bulletin. 2020. № 3. P. 20–31. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2020.3.03
  6. Gadolin A.V. Theory of tools fastened with hoops // Artill. Journal. 1861. № 12. P. 1033–1071.
  7. Burenin A.A., Tkacheva A.V., Shcherbatyuk G.A. Calculation of the unsteady thermal stresses in elastoplastic solids // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2018. V. 59. № 7. P. 1197–1210.
  8. Dats E.P., Tkacheva A.V. Technological thermal stresses in the shrink fitting of cylindrical bodies with consideration of plastic flows // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2016. V. 57. № 3. P. 569–576. https://doi.org/10.1134/S0021894416030214
  9. Dats E.P., Murashkin E.V., Tkacheva A.V., Shcherbatyuk G.A. Thermal stresses in an elastoplastic tube depending on the choice of yield conditions // Mechanics of Solids. 2018. V. 53. № 1. P. 23–32.
  10. Mack W. Thermal assembly of on elastic – plastic hub a solid shaft // Arch. Appl. Mech. V. 63. P. 42–50. https://doi.org/10.1007/BF00787908
  11. Burenin A.A., Kaing M., Tkacheva A.V. On the calculation of plane stress states in the theory of unsteady temperature stresses in elastic-plastic bodies // Far Eastern Mechanical Engineering Journal. 2018. V. 18. № 2. P. 131–146 (in Russian).
  12. Burenin A.A., Matveenko V.P., Tkacheva A.V. Temperature stresses during the assembly of a two-layer shaft by hot fitting // Uch. Zap. KnAGTU. 2018. V. 35. № .3. P. 31–41 (in Russian).
  13. Kovacs A. Residual stresses in thermally loaded shink fit // Period. Polytech. Mech. Eng. 1996. V. 40. № 2. P. 103–112.
  14. Burenin A.A., Tkacheva A.V. Assembly of a two-layered metal pipe by using shrink fit // Mechanics of Solids. 2019. V. 54. № 4. P. 559–569.
  15. Bengeri M., Mack W. The influence of the temperature dependence of the yield stress on the stress distribution in a thermally assembled elastic-plastic shrink fit // Acta Mechanica. 1994. V. 103. P. 243–257. https://doi.org/10.1007/BF01180229
  16. Burenin A.A., Tkacheva A.V. On the calculations of the technological operation of hot-fitting assembly of cylindrical parts // PMM. 2022. V. 86. № 4. P. 595–611 (in Russian).
  17. Antoni N. Contact separation and failure analysis of a rotating thermo-elastoplastic shrinkfit assembly // Appl. Math. Modelling. 2013. V. 37. № 4. P. 2352–2363. https://doi.org/10.1016/j.apm.2012.05.018
  18. Lopez J.P., Hills D.A., Painter R.J.H. The axisymmetric shrink fit problem subject to axial force // Eur. J. Mech. A Solids. 2018. V. 70. P. 172–180. https://doi.org/10.1016/J.EUROMECHSOL.2018.02.007
  19. Sackfield A., Barber J.R., Hills D.A., Truman C.E. A shrink-fit shaft subject to torsion // Eur. J. Mech. A Solids. 2002. V. 21. № 1. P. 73–84. https://doi.org/10.1016/S0997-7538(01)01197-4
  20. Burenin A.A., Tkacheva A.V., Firsov S.V. Gadolin’s problem on assembling a two-layer shaft by hot fitting with a joint tear-off test // Vesn. Sam. state tech. univ. Ser. Phys.-math. sciences. 2022. V. 26. № 3. P. 480–499 (in Russian).
  21. Bykovtsev G.I., Ivlev D.D. Theory of plasticity. Vladivostok: Dalnauka, 1998. 528 p. (in Russian).
  22. Ishlinsky A.Yu., Ivlev D.D. Mathematical theory of plasticity. Moscow: Fizmatlit, 2001. 704 p. (in Russian).
  23. De Groot S., Mazur P. Non-equlibrium thermodynamics // Amsterdam: North-Holland publishing company, 1962. 450 p.
  24. Burenin A.A., Kovtanyuk L.V. Large irreversible deformations and elastic aftereffect. Vladivostok: Dalnauka, 2013. 312 p. (in Russian).
  25. Aleksandrov S.E., Lyamina E.A., Novozhilova O.V. The influence of the relationship between yield strength and temperature on the stress state in a thin hollow disk // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2013. V. 42. № 3. P. 214–218.
  26. Godunov S.K., Ryabenkiy V.S. Difference schemes. Introduction to the theory. Moscow: Science, 1977. 439 p. (in Russian).
  27. Burenin A.A., Tkacheva A.V. On the assembly of a hot-fit elastic-viscoplastic disk with a non-circular inclusion // Mechanics of Solids. 2024. V. 59. № 5. P. 2674–2685. https://doi.org/10.1134/S0025654424603628
  28. Özel A., Temiz Ş., Aydin M.D., Şen S. Stress analysis of shrink-fitted joints for various fit forms via finite element method // Materials and Design. 2005. V. 26. P. 281–289. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2004.06.014
  29. Bertini L., Santus C. Fretting fatigue tests on shrink-fit specimens and investigations into the strength enhancement induced by deep rolling // Intern. J. Fatigue. 2015. V. 81. P. 179–190.
  30. Potyanikhin D.A., Dubenko E.M. Calculation of the stress-strain state of a riveted joint obtained using nitrogen cooling of the rivet // Bulletin of the ChSPU named after I.Ya. Yakovlev, Series: Mechanics of the limit state. 2018. № 3 (37). P. 134–144 (in Russian).
  31. Vasiliev V.V., Lurie S.A. Nonlocal solutions to singular problems of mathematical physics and mechanics // Mechanics of Solids. 2018. V. 53. № 5. P. 135–144.
  32. Rukavishnikov V.A., Rukavishnikova E.I. Existence and Uniqueness of the Rv-Generalized Solution of the Dirichlet Problem for the Lamé System with Corner Singularity // Differential Equations. 2019. V. 55. № 6. P. 832–840. https://doi.org/10.1134/S0012266119060107
  33. Lomakin E.V., Lurie S.A., Rabinskiy L.N., Solyaev Y.O. Refined stress analysis in applied elasticity problems accounting for gradient effects // Doklady Physics. 2019. V. 64. № 12. С. 482–486.
  34. Goryainov V.V., Popov M.I., Chernyshov A.D. Solving the stress problem in a sharp wedge-whaped cutting tool using the quick decomposition method and the problem of matching boundary conditions // Mechanics of Solids. 2019. V. 54. № 7. P. 1083–1097. https://doi.org/10.1134/S0572329919050088
  35. Polikarpov M.V., Penkov V.B. Concentrated force actions in the boundary state method // Bulletin of the ChSPU named after I.Ya. Yakovlev, Series: Mechanics of the limit state. 2020. № 1. P. 34–44 (in Russian). https://doi.org/10.37972/chgpu.2020.43.1.004

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».