Моделирование изнашивания и оценка кинематических параметров разрушения материалов

• Автор: Ибатуллин, Ильдар Дугласович
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ПРОБЛЕМАМ
ТЕОРИИ ИЗНАШИВАНИЯ, МОДЕЛИРОВАНИЯ ИЗНАШИВАНИЯ И ОЦЕНКИ АКТИВАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ РАЗРУШЕНИЯ
1.1. Контактное взаимодействие поверхностей твердых тел при трении
1.2. Изнашивание материалов при трении
1.3. Условие разрушения материала поверхностного слоя при усталости и оценка прочности
1.4. Общие сведения о проблеме моделирования изнашивания
1.5. Обзор подходов к моделированию изнашивания
1.5.1. Феноменологический подход
1.5.2. Физический подход
1.5.3. Металлофизический подход
1.5.4. Термодинамический подход
1.5.5. Кинетический подход
1.5.6. Синергетический подход

1.6. Обзор методов оценки активационных параметров разрушения конструкционных материалов
1.6.1. Экспериментальные методы
1.6.2. Аналитические методы
1.7. Оценка энергии активации для смазочных материалов
1.8. Заключение
1.9. Цель работы и постановка задач исследования
ГЛАВА 2. КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИЗНАШИВАНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ
ЕЕ ПАРАМЕТРОВ
2.1. Структура расчетной модели усталостного изнашивания
2.2. Идентификация параметров структурной схемы в известных
расчетных моделях изнашивания
2.2.1. Модель В.Д.Кузнецова

2.2.2. Модель Д. Арчарда
2.2.3. Модель И.В. Крагельского
2.2.4. Модель А.Г.Ковшова
2.2.5. Модель Д.Г.Громаковского
2.3. Связь расчетных моделей изнашивания и оценка параметров
2.4. Кинетика усталостного изнашивания
2.5. Совершенствование расчетной модели изнашивания кинетического типа
2.5.1. Упрощенная расчетная модель изнашивания
2.6. Условие разрушения и расчет долговечности материала поверхностного слоя
2.7. Оценка критического числа циклов нагружения поверхности
2.8. Идентификация параметров расчетной модели изнашивания
2.9. Заключение
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ОЦЕНКИ
АКТИВАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ РАЗРУШЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Постановка задачи
3.2. Анализ различных методов оценки активационных характеристик разрушения материалов
3.3. Выбор метода механической активации материала поверхностного слоя
3.3.1. Выбор прибора для реализации метода склерометрии
3.4. Расчет энергии активации разрушения материалов
3.4.1. Способы измерения ширины борозды
3.4.2. Оценка коэффициента трения
3.4.3. Оценка молярного объема
3.4.4. Выбор оптимального числа проходов индентора
3.4.5. Выбор оптимальной нагрузки на индентор
3.5. Оценка структурно-чувствительного коэффициента
3.6. Описание методики оценки активационных параметров
3.6.1. Подготовка образцов
3.6.2. Выбор оптимальных режимов исследования
3.6.3. Выполнение царапин и расчет параметров
3.7. Оценка эффективности методики

3.8. Статистический анализ экспериментальных результатов
3.9. Связь значений и0 в микро-и макросистемах
3.10. Заключение
ГЛАВА 4. ИСЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ РАЗРУШЕНИЯ
КОНСТРУКЦИОННЫХ И СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Постановка задачи и обоснование метода исследования
4.2. Влияние внутренних факторов
4.3. Влияние внешних факторов
4.4. Комплексное влияние различных факторов
4.5. Разработка методики оценки энергии активации деструкции смазочных материалов
4.6. Заключение
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

2. Накопление повреждений локализуется в микрообъемах материала, ограниченного площадью ЕАГ и глубиной h, на которой находится зона наибольшей концентрации дислокаций и других повреждений материала, т.н. debris - слой (рис. 1.4а). Качественно микрообъем материала, лежащий выше этого слоя, характеризуется преобладанием накопления поврежденности над их релаксацией, что обуславливает необратимость его разрушения
3. Разрушение каждого локализованного микрообъема материала при изнашивании имеет групповой характер и протекает за время охарактеризованного выше кинетического цикла “упрочнение -> разупрочнение -> разрушение”, (рис.1.4в). При этом на первой стадии износ минимален (и -> 0), а накопление повреждений носит латентный характер. Длительность этой стадии обычно около 0,7 времени цикла. На второй стадии наблюдается быстрый рост отделения частиц износа. После удаления продуктов износа начинается новый цикл накопления повреждаемости и разрушения на новой совокупности выступающих неровностей.
4. Для описания элементарного акта разрушения использованы представления кинетической термофлуктуационной концепции прочности, в которой долговечность (время существования единичной связи под нагрузкой) определяется известной формулой С.Н. Журкова [40,41,78,81]:
• где т0 - постоянная времени, 11о - энергия активации разрушения межатомной связи при отсутствии внешних напряжений, у - структурно-чувствительный коэффициент, к - постоянная Больцмана, Т и о - абсолютная температура и нагрузка.
5. Общее число связей X, разрушающихся в каждом микрообъеме материала Ур за один кинетический цикл, оценивается гипотетически, с помощью ряда принятых упрощений. Так, форма частиц износа (рис. 1.46) условно принята сферической. Такую же форму имеет элементарный активационный объем V*. Число разрушаемых связей определяется по количеству межузлий единичной кристаллической решетки Ыр, с учетом отношения локализованного микрообъема материала Ур к объему среднестатистической частицы Укр и отношения поверхности частицы среднестатистического размера букр к поверхности одного активационного объема V
vd = ДА, nr h
(1.25)
(1.26)