Моделирование скольжения системы неровностей по границе вязкоупругого полупространства с покрытием

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предложена постановка и разработан метод решения задачи о скольжении периодической системы неровностей по границе вязкоупругого полупространства с покрытием, которое моделируется слоем, обладающим изгибной жесткостью. Решение основано на сведении задачи к контакту ограниченной системы неровностей с заменой действия остальных неровностей распределенным давлением, проведена оценка погрешности подобной замены. Численно-аналитический метод решения базируется на двойных интегральных преобразованиях Фурье, методе граничных элементов и итерационной процедуре. Исследовано влияние формы неровностей, скорости скольжения, толщины покрытия на деформационную составляющую силы трения и на эффект взаимного влияния неровностей. Для выявления эффекта взаимного влияния проведено сравнение результатов (распределения контактного давления и силы трения), полученных для множественного контакта и для изолированной неровности. Для сравнения получены и проанализированы результаты решения аналогичной задачи для вязкоупругого полупространства без покрытия.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ф. И. Степанов

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: stepanov_ipm@mail.ru
Россия, Москва

Е. В. Торская

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: torskaya@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Borodich F.M., Onishchenko D.A. Similarity and fractality in the modelling of roughness by a multilevel profile with hierarchical structure // Int. J. Solids Struct. 1999. V. 36. № 17. P. 2585–2612. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(98)00116-4
  2. Klüppel M., Heinrich G. Rubber friction on self-affine road tracks // Rubber Chem. Technol. 2000. V. 73. № 4. P. 578–606. https://doi.org/10.5254/1.3547607
  3. Persson B.N.J. Theory of rubber friction and contact mechanics // J. Chem. Phys. 2001. V. 115. P. 3840–3861. https://doi.org/10.1063/1.1388626
  4. Li Q., Popov M., Dimaki A., Filippov A.E., Kürschner S., Popov V.L. Friction between a viscoelastic body and a rigid surface with random self-affine roughness // Phys. Rev. Lett. 2013. № 111. P. 034301. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.034301
  5. Nettingsmeier J., Wriggers P. Frictional contact of elastomer materials on rough rigid surfaces // III European Conference on Computational Mechanics. Springer, Dordrecht. 2006. 331 p. https://doi.org/10.1007/1-4020-5370-3_331
  6. Carbone G., Putignano C. A novel methodology to predict sliding and rolling friction of viscoelastic materials: theory and experiments // J. Mech. Phys. Sol. 2013. V. 61. №. 8. P. 1822–1834. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2013.03.005
  7. Carbone G., Putignano C. Rough viscoelastic sliding contact: Theory and experiments // Phys. Rev. 2014. № E89. P. 032408. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.89.032408
  8. Scaraggi M., Persson B.N.J. Friction and universal contact area law for randomly rough viscoelastic contacts // J. Phys. Condens Matter. 2015. № 27. P. 105102. https://doi.org/10.1088/0953-8984/27/10/105102
  9. Menga, N., Afferrante, L., Demelio, G.P., Carbone, G. Rough contact of sliding viscoelastic layers: Numerical calculations and theoretical predictions // Tribol. Int. 2018. V. 122. P. 67–75. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.02.012
  10. Kane M., Do M.-T., Cerezo V., Rado Z., Khelifi C. Contribution to pavement friction modelling: an introduction of the wetting effect // Int. J. Pavement Eng. 2019. V.20. № 8. P. 965–976. https://doi.org/10.1080/10298436.2017.1369776
  11. Солдатенков И.А. Расчет трения индентора с фрактальной шероховатостью о вязкоупругое основание // Трение и износ. 2015. Т. 36. № 3. С. 257–262.
  12. Barber J.R. Contact Mechanics. Dordrecht. The Netherlands: Springer. 2018. 585 p.
  13. Chen W., Wang Q., Huan Z., Luo X. Semi-analytical viscoelastic contact modeling of polymer-based materials // J. Trib. 2011. V. 133. № 4. P. 041404. https://doi.org/10.1115/1.4004928
  14. Koumi K.E. et al. Contact analysis in the presence of an ellipsoidal inhomogeneity within a half space // Int. J. Sol. Struc. 2014. V. 51. № 6. P. 1390–1402. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2013.12.035
  15. Koumi K.E., Chaise T., Nelias D. Rolling contact of a rigid sphere/sliding of a spherical indenter upon a viscoelastic half-space containing an ellipsoidal inhomogeneity // J. Mech. Phys. Sol. 2015. V. 80. P. 1–25. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2015.04.001
  16. Kusche S. Frictional force between a rotationally symmetric indenter and a viscoelastic half-space // ZAMM J. Appl. Math. Mech. 2017. V. 97. № 2. P. 226–239. https://doi.org/10.1002/zamm.201500169
  17. Александров В.М., Горячева И.Г., Торская Е.В. Пространственная задача о движении гладкого штампа по вязкоупругому полупространству // Докл. РАН. 2010. Т. 430. № 4. С. 490–493.
  18. Горячева И.Г., Степанов Ф.И., Торская Е.В. Скольжение гладкого индентора при наличии трения по вязкоупругому полупространству // ПММ. 2015. Т. 79. № 6. С. 853–863.
  19. Шептунов В.В., Горячева И.Г., Ноздрин М.А. Контактная задача о движении штампа с регулярным рельефом по вязкоупругому основанию // Трение и износ. 2013. Т. 34. № 2. С. 109–119.
  20. Menga N., Putignano C., Carbone G., Demelio G.P. The sliding contact of a rigid wavy surface with a viscoelastic half-space // Proc. R. Soc. A. 2014. V. 470. № 2169. Article number 20140392. https://doi.org/10.1098/rspa.2014.0392
  21. Горячева И.Г., Маховская Ю.Ю. Скольжение волнистого индентора по поверхности вязкоупругого слоя при наличии адгезии // Изв. РАН. МТТ. 2015. № 4. P. 90–103.
  22. Hunter S.C. The Hertz problem for a rigid spherical indenter and a viscoelastic half-space // J. Mech. Phys. Solids. 1960. V. 8. № 4. P. 219–234. https://doi.org/10.1016/0022-5096(60)90028-4
  23. Wang D., de Boe, G., Neville A., Ghanbarzadeh A. A review on modelling of viscoelastic contact problems // Lubricants. 2022. № 10 (12). P. 358. https://doi.org/10.3390/lubricants10120358
  24. Stepanov F.I., Torskaya E.V. Effect of surface layers in sliding contact of viscoelastic solids (3-D model of material) // Front. Mech. Eng. 2019. V. 5. Р. 26. https://doi.org/10.3389/fmech.2019.00026
  25. Горячева И.Г. Механика фрикционного взаимодействия. М.: Наука, 2001. 478 с.
  26. Никишин В.С., Шапиро Г.С. Пространственные задачи теории упругости для многослойных сред. М.: ВЦ АН СССР, 1970. 260 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024