Влияние износа на фрикционный разогрев и возникновение термоупругой неустойчивости скользящего контакта
Автор: Зеленцов Владимир Борисович, Митрин Борис Игоревич, Лубягин Игорь Анатольевич
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 4 т.9, 2016 года.
Бесплатный доступ
В настоящей работе исследуется взаимовлияние износа упругого покрытия и фрикционного разогрева скользящего контакта, а также их совместное влияние на возникновение и развитие термоупругой неустойчивости скользящего термофрикционного контакта. Дается постановка начально-краевой квазистатической задачи несвязанной термоупругости, в которой рассматривается скольжение жёсткого тела в виде полуплоскости по поверхности упругого покрытия с учётом трения и сопровождающего его тепловыделения. Скорость скольжения полуплоскости постоянна, покрытие сцеплено с жёсткой подложкой. Работа сил трения на контакте расходуется на нагрев покрытия и его абразивный износ. Для решения задачи используется интегральное преобразование Лапласа. Решения задачи - температура, напряжения, смещения, как на контакте, так и по глубине покрытия, - представляются в виде свёрток Лапласа. Подынтегральные функции квадратур выражений для напряжений и смещений не убывают на бесконечности, а остаются постоянными. Квадратуры, их содержащие, понимаются в обобщённом смысле. После регуляризации подынтегральных функций в квадратурах для смещений и напряжений решение задачи записывается в виде суммы регулярной составляющей обобщённой части и свёртки Лапласа. Показано, что подынтегральные функции полученных решений задачи зависят от её трёх безразмерных параметров. Подробно изучается расположение полюсов подынтегральных функций решений задачи в комплексной плоскости переменной интегрирования, на основании чего определяются области устойчивых и неустойчивых решений в пространстве безразмерных параметров задачи. После вычисления свёрток решения задачи записываются в виде удобных для вычисления и анализа функциональных рядов по полюсам подынтегральных функций. Исследуются свойства точных, как устойчивых, так и неустойчивых, решений задачи - температуры, износа и напряжений, развивающихся на скользящем термофрикционном контакте,- в зависимости от значений размерных и безразмерных параметров задачи.
Трение, износ, скольжение, контакт, термоупругая неустойчивость
Короткий адрес: https://sciup.org/14320823
IDR: 14320823 | DOI: 10.7242/1999-6691/2016.9.4.36
Список литературы Влияние износа на фрикционный разогрев и возникновение термоупругой неустойчивости скользящего контакта
- Barber J.R. Thermoelastic instabilities in the sliding of conforming solids//P. Roy. Soc. Lond. A Mat. -1969. -Vol. 312. -P. 381-394.
- Dow Th.A., Burton R.A. Thermoelastic instability of sliding contact in the absence of wear//Wear. -1972. -Vol. 19, no. 3. -P. 315-328.
- Burton R.A., Nerlikar V., Kilaparti S.R. Thermoelastic instability in a seal-like configuration//Wear. -1973. -Vol. 24, no. 2. -P. 177-188.
- Моров В.А., Черский И.Н. Термоупругая неустойчивость фрикционного контакта штампов с полупространством//Трение и износ. -1985. -Т. 6, № 1. -С. 27-38.
- Afferrante L. Ciavarella M., Barber J.R. Sliding thermoelastodynamic instability//P. Roy. Soc. Lond. A Mat. -2006. -Vol. 462. -P. 2161-2176.
- Галин Л.А., Горячева И.Г. Осесимметричная контактная задача теории упругости при наличии износа//ПММ. -1977. -Т. 41, № 5. -С. 807-812.
- Александров В.М., Аннакулова Г.К. Контактная задача термоупругости с учетом износа и тепловыделения от трения//Трение и износ. -1990. -Т. 11, № 1. -С. 24-28.
- Александров В.М., Аннакулова Г.К. Взаимодействие покрытий тел с учетом деформируемости, износа и тепловыделения от трения//Трение и износ. -1992. -Т. 13, № 1. -С. 154-160.
- Евтушенко А.А., Пырьев Ю.А. Влияние изнашивания на развитие термоупругой неустойчивости фрикционного контакта//МТТ. -1997. -№ 1. -С. 114-121.
- Olesiak Z.S., Pyryev Yu.A. A model of thermoelastic dynamic contact in conditions of frictional heat and wear//J. Theor. Appl. Mech. -1998. -Vol. 36, no. 2. -P. 305-320.
- Afferrante L., Ciavarella M. Thermo-elastic dynamic instability (TEDI)-a review of recent results//J. Eng. Math. -2007. -Vol. 61, no. 2. -P. 285-300.
- Abbasi S., Teimourimanesh S., Vernersson T., Sellgren U., Olofsson U., Lundén R. Temperature and thermoelastic instability at tread braking using cast iron friction material//Wear. -2014. -Vol. 314, no. 1-2. -P. 171-180.
- Shpenev A.G., Kenigfest A.M., Golubkov A.K. Theoretical and experimental study of carbon brake discs frictionally induced thermoelastic instability//Springer Proceedings in Physics. -2016. -Vol. 175. -P. 551-559.
- Зеленцов В.Б., Митрин Б.И., Волков С.С., Васильев А.С. Термоупругодинамическая неустойчивость решения контактной задачи для покрытия с учетом тепловыделения от трения//Вестник ДГТУ. -2014. -Т. 14, № 4. -С. 17-29.
- Зеленцов В.Б., Митрин Б.И., Айзикович С.М. Динамическая и квазистатическая неустойчивость скользящего термофрикционного контакта//Трение и износ. -2016. -Т. 37, № 3. -С. 280-289.
- Коваленко А.Д. Введение в термоупругость. -Киев: Наукова думка, 1965. -204 с.
- Диткин В.А., Прудников А.П. Операционное исчисление. -М.: Высшая школа, 1975. -409 с.
- Гурвиц А., Курант Р. Теория функций. -М.: Наука, 1968. -648 с.
- Брычков Ю.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования обобщенных функций. -М.: Наука, 1977. -288 с.
- Забрейко П.П., Кошелев А.И., Красносельский М.А. и др. Интегральные уравнения. -М.: Наука, 1968. -448 с.
