Приводится анализ механических колебаний элементов ударного устройства с помощью модели стержневого типа. Ударник и инструмент связаны упругими и диссипативными элементами, которые имитируют их взаимодействие. Аналогично моделируется взаимодействие инструмента с рабочей средой. Сформулирована начально-краевая задача для системы двух волновых уравнений с учетом переменных поперечных сечений стержней. Площади поперечных сечений определяются параметрическими формулами при сохранении объемов стержней. Параметрические формулы позволяют получать различного вида зависимости площади поперечного сечения стержня от его длины. Начальные условия отражают физическую картину взаимодействия инструмента с ударником и рабочей средой. Краевые условия описывают контактные взаимодействия ударника с инструментом и последнего с рабочей средой. В качестве модельной задачи рассматривается соударение ударника и инструмента через элемент большой жесткости. Начально-краевая задача исследуется разностным методом. Проводится сравнение решений задачи, полученных с помощью двухслойной и трехслойной разностных схем. Такие схемы реализованы в общей компьютерной программе в системе Mathcad. Показано, что при вычислениях распределения нормальных напряжений по длине стержня лучшими свойствами относительно устойчивости обладает двухслойная схема
The article gives the analysis of mechanical vibrations of the impact device elements using the model of the rod type. The hammer and the tool are connected by elastic and dissipative elements that simulate their interaction. The interaction of the tool with the processing medium is simulated in a similar way. An initial boundary-value problem is formulated for a system of two wave equations taking into account the variable cross sections of the rods. Cross-sectional areas are determined by parametric formulas maintaining the volume of the rods. Parametric formulas allow one to obtain various dependence types of the cross-sectional area of the rod on its length. The initial and boundary conditions reflect the physical phenomenon of the tool interaction with the processing medium, and also describe the contact interactions of the hammer with the tool. The impacting of the hammer and the tool through an element of high rigidity is considered as a model problem. To control the limiting values, the solution of the model problem by the Fourier method is used. The initial-boundary-value problem is investigated by the difference method. A comparison of solutions obtained for the two-layer and three-layer difference schemes is given. Such schemes are realized in a common computer program in the Mathcad. It is shown that the two-layer scheme has the best properties in relation to stability while calculating the distribution of normal voltage along the length of the rod
A Coupled Unified Difference Method for Numerical Solution of the Initial Boundary Value Fourth Order Parabolic Problems
