МЕХАНИКА ДИСКРЕТНОГО КОНТАКТА И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЯ В ТРИБОЛОГИИ
Автор: Ирина Георгиевна Горячева
Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова
Рис.1 Влияние структуры волокнистого композита (а) на распределение контактных давлений (б) на волокно (Pr) и матрицу (Pm) в установившемся режиме изнашивания при разных отношениях твердостей матрицы Hm и волокна Hf
Контактные и внутренние напряжения во взаимодействующих телах существенно зависят как от их механических характеристик, так и от свойств поверхности и подповерхностных слоев контактирующих материалов. Вследствие шероховатости поверхностей фактическая область контакта, как правило, намного меньше кажущейся (номинальной) и состоит из совокупности пятен контакта, а максимальные давления на отдельных пятнах контакта могут в десятки раз превышать значения номинальных давлений, рассчитанных в предположении гладкости взаимодействующих поверхностей. Вблизи пятен фактического контакта действуют силы адгезионного взаимодействия различной природы (молекулярные, капиллярные), которые играют важную роль при взаимодействии поверхностей, в том числе оказывают влияние на формирование силы сопротивления при их относительных перемещениях.
В докладе излагается аналитический метод исследования задач дискретного контакта упругих тел с учетом параметров их микрогеометрии, взаимного влияния пятен контакта, а также сил молекулярной и капиллярной адгезии между взаимодействующими поверхностями [1,2]. На основании развитого подхода изучается зависимость нагрузки от сближения поверхностей в цикле сближение - удаление шероховатых поверхностей, а также зависимость силы трения от параметров микрогеометрии, адгезионных и упругих свойств взаимодействующих тел при относительном скольжении шероховатых поверхностей и в условиях трения качения. Изложенный подход используется также для анализа внутренних напряжений в волокнистых (рис.1) и тканевых композитах при разных расположениях волокон и слоев ткани к поверхности трения [3].
Полученные результаты позволяют разработать способы управления свойствами поверхностей взаимодействующих тел, а также структурными составляющими композиционных материалов с целью обеспечения требуемых трибологических характеристик разрабатываемых пар трения при заданных условиях контактного взаимодействия.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 19-19-00548 П).
1.Горячева И.Г. Механика фрикционного взаимодействия. М.: Наука. 2001. 478 с.
2.Goryacheva I.G., Makhovskaya Yu.Yu. Discrete contact mechanics with applications in tribology // Elsevier. 2022. 212 p.
3.Горячева И.Г., Мещерякова А.Р. Моделирование разрушения поверхностных слоев волокнистых композитов в условиях фрикционного взаимодействия // СФУ, Математика и физика. 2021. Т. 14 № 6. С. 690-699.
