Моделирование скольжения системы неровностей по границе вязкоупругого полупространства с покрытием

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт 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.

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