Контактное взаимодействие и изнашивание неоднородных тел

• Автор: Любичева, Анастасия Николаевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 88 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 КОНТАКТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕЛ С ВЫХОДЯЩИМИ НА ПОВЕРХНОСТЬ ФАЗОВЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ
1.1 Расчет остаточных напряжений вблизи протяженного включения
1.2 Расчет остаточных напряжений вблизи полусферического включения
1.3 Сравнительная оценка величины напряжений у включений разной формы
1.4 Напряженное состояние упругих тел с включениями при контактном взаимодействии
1.5 Заключение
ГЛАВА 2 АНАЛИЗ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ ПЯТЕН КОНТАКТА ПРИ СКОЛЬЖЕНИИ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ИНДЕНТОРОВ ПО ВЯЗКОУПРУГОМУ ОСНОВАНИЮ
2.1 Постановка задачи
2.2 Модель вязкоупругого материала
2.3 Метод решения
2.4 Решение периодической задачи для произвольной полосы
2.5 Результаты расчетов и их анализ
2.6 Заключение
ГЛАВА 3 УСТАНОВИВШЕЕСЯ РЕШЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ОБ ИЗНАШИВАНИИ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ВЯЗКОУПРУГИМ ТЕЛОМ

3.1 Постановка задачи
3.2 Модель вязкоупругого материала
3.3 Метод решения
3.4 Пример
3.5 Результаты расчета
3.6 Заключение
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
Механика контактного взаимодействия является одним из ведущих направлений в механике деформируемого твердого тела. Несмотря на то, что получены решения большого количества контактных задач, как аналитическими методами, так и численными, построение и исследование моделей контактного взаимодействия остается актуальным и сегодня в связи с разработкой новых материалов и технологий, предъявлением новых требований к условиям, и срокам эксплуатации узлов трения. Научный интерес к этой проблеме обусловлен многообразием процессов и явлений, протекающих при контактном взаимодействии и трении поверхностей.
При постановке классических контактных задач преимущественно используется модель однородного изотропного тела, рассматривается взаимодействие гладких поверхностей [19, 57, 77]. С развитием
математического аппарата, возросшей мощностью вычислительной техники появилась возможность при постановке контактных задач учитывать шероховатость поверхностей, вязкоупругие свойства контактирующих тел, наличие на поверхности контакта пленок и покрытий, эффекты адгезии, трения и изнашивания.
Повышенный интерес, как с точки зрения фундаментальной науки, так и с прикладного значения, представляет изучение контактного взаимодействия неоднородных тел. В этой работе уделяется внимание неоднородностям следующих видов: механическим, геометрическим и триботехническим.
Впервые задачи о контактном взаимодействии неоднородных тел были поставлены в середине прошлого века при расчетах фундаментов и оснований в строительстве, покрытий дорожных одежд, плит на многослойных основаниях [42, 43]. Затем, с появлением покрытий с непрерывно изменяющимися механическими свойствами (многослойных,

функционально-градиентных) проблема математического моделирования такого рода материалов снова обострилась. Решению контактных задач при наличии покрытий, а также определению напряженно-деформированного состояния слоистых тел посвящено большое количество исследований (обзоры работ в этом направлении содержатся в монографиях [2, 3]).
Механические неоднородности возникают в процессе создания, обработки и при эксплуатации материала. Особое место в их ряду занимают фазовые включения. Образование вторичных структур в материале и/или на его поверхности приводит к локальному изменению механических характеристик. Локальные структурные и фазовые превращения в виде «белой зоны» - нетравящейся полоски в стволе стальных орудий были обнаружены в начале прошлого столетия В.П. Кравз-Тарнавским [58]. Необычные свойства этой структуры - нетравимость реактивами, высокая твердость привлекают внимание исследователей. В результате совместного действия локализованной пластической деформации и мгновенного подъема температуры с последующим быстрым отводом тепла в холодную массу металла происходит локальное фазовое превращение, зачастую приводящее к разрушению этого участка.
Существуют противоречивые мнения о структуре «белой зоны»: бесструктурный или мелкоигольчатый мартенсит, сопряженная когерентная аустенитно-мартенситная структура и тому подобное. Большинство исследователей считают «белую зону» результатом закалки в микрообъемах, происходящей на фоне значительной пластической деформации. Разнообразие структурных состояний «белой зоны» связано со сложностью и специфическим протеканием процессов ее формирования.
Исследования «белой зоны», образующейся на поверхности стали при фрикционно-упрочняющей обработке, механоультразвуковой обработке, высокоскоростном трении показали, что белые слои обладают высокой прочностью, повышенным сопротивлением разрушению при сжатии, высокой

Р(а)

1 + 2у + (1-2у)
Р{а)
(1-2 V)

(а + Жг)2 а2
г <а а<г<а + йа-
, г>а + с1а
1 + 2у + (I - 2у)—~
,, _ . 2 а(1а
(1-2V)—5
Р(а)
-(1 + 2и) + (1 - 2у)-г-г
2айа
-(1-2у)
г <а , а <г<а + (1а
г>а + (1а
г <а а <г < а --da-
г >а + с1а
Р(я)=„,з

(1.2.14а)
(1.2.146)
Здесь пренебрегается членами порядка о((/а ).
Затем необходимо просуммировать напряжения, возникающие от действия постоянного давления в круге р1 и всех кольцах 1 < а < со. При 0 перейдем к интегралу по области (1, г), так как давление на кольцах радиуса г < а < со дает нулевой вклад в напряженное состояние на поверхности полупространства в точке г < а. Для распределенной нагрузки р/г)=-сг}2), определяемой (1.2.6а), напряжения в безразмерных координатах с учетом (1.2.13) (1.2.14) представим в виде: