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Full Two-Dimensional Model for Rolling Resistance. II: Viscoelastic Cylinders on Rigid Ground

粘弹性 傅里叶级数 傅里叶变换 圆柱 滚动阻力 频域 边值问题 机械 材料科学 结构工程 物理 数学分析 数学 几何学 工程类 复合材料
作者
Xiangjun Qiu
出处
期刊:Journal of Engineering Mechanics-asce [American Society of Civil Engineers]
卷期号:135 (1): 20-30 被引量:17
标识
DOI:10.1061/(asce)0733-9399(2009)135:1(20)
摘要

Following the previous paper, “Full two-dimensional model for rolling resistance: Hard cylinder on viscoelastic foundation of finite thickness,” addressing modeling of rigid cylinder rolling against viscoelastic foundation of finite thickness, this paper focuses on the development of a rigorous full two-dimensional semianalytical model for viscoelastic rollers with layered structure rolling against a rigid ground. In this model, the polar coordinate system is used, the solution is expanded into a set of Fourier series corresponding to the angular coordinate, the frequency domain master curves of G′ and G″ characterizing the general viscoelastic properties for a viscoelastic material are used to relate Fourier coefficients, and a special condensed structure model based on the Fourier series is developed to handle viscoelasticity and the rolling contact boundary condition. Examples are given to show the model capabilities to efficiently handle rolling resistance and contact stresses, and capture major characteristics of standing-wave phenomenon, such as sharp rise of rolling resistance, emergence of standing waves and material dynamic softening as the rolling speed approaches a critical value. The methodology may be of interest to industrial roller designers.
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