1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Механика твердого тела
  4. № 4, 2022

Известия РАН. Механика твердого тела, 2022, № 4, стр. 90-102

ВЛИЯНИЕ ТЕКСТУРИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ В ФОРМЕ ВЫЕМОК НА ТРЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ В КОНТАКТЕ С ВЯЗКОУПРУГИМ МАТЕРИАЛОМ

Ю. Ю. Маховская a, *, А. В. Морозов a, **

a Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Москва, Россия

* E-mail: makhovskaya@mail.ru
** E-mail: morozovalexey@mail.ru

Поступила в редакцию 03.09.2021
После доработки 12.10.2021
Принята к публикации 13.10.2021

Аннотация

Построена модель для расчета силы трения при скольжении жесткой поверхности с регулярной текстурой в форме параболических выемок по вязкоупругому материалу. Модель основана на решении контактной задачи в плоской постановке о скольжении жесткой поверхности регулярной формы по вязкоупругому основанию с учетом локального закона трения, определяемого шероховатостью и адгезией в контакте. Получены соотношения для расчета контактных характеристик и коэффициента трения в зависимости от параметров текстуры и шероховатости поверхности, скорости скольжения и приложенной внешней нагрузки. При помощи разработанной модели выполнен расчет контактного давления и коэффициента трения для случая сухого контакта между текстурированной поверхностью и вязкоупругим материалом. Исследованы вклад текстуры поверхности в общую силу трения на макроуровне и вклад шероховатости и адгезии на микроуровне. Установлено, что в исследованном диапазоне скоростей и нагрузок увеличение размера выемок текстуры приводит к уменьшению коэффициента трения. Приведен пример расчета коэффициента трения в зависимости от скорости скольжения и нагрузки для двух образцов ламинированной фанеры с различными параметрами текстуры и сходными параметрами адгезии и шероховатости на поверхности. Результаты расчета сопоставляются с экспериментальными данными, которые были получены в лабораторных испытаниях фанеры в контакте скольжения с протекторной резиной.

Ключевые слова: вязкоупругий материал, текстурированная поверхность, трение скольжения, ламинированная фанера

Список литературы

  1. Lu P., Wood R. Tribological performance of surface texturing in mechanical applications–a review // Surf. Topogr.: Metrol. Prop. 2020. V. 8. № 4. 043001. https://doi.org/10.1088/2051-672X/abb6d0

  2. Горячева И.Г., Маховская Ю.Ю., Морозов А.В., Степанов Ф.И. Трение эластомеров. Моделирование и эксперимент. М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2017. 204 с.

  3. 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. https://doi.org/10.1098/rspa.2014.0392

  4. Makhovskaya Y. Effect of surface relief on sliding friction of viscoelastic bodies // Acta Mech. 2021. V. 232. P. 1933–1942. https://doi.org/10.1007/s00707-020-02864-8

  5. Степанов Ф.И., Торская Е.В. Контакт гладкого индентора и двухслойного упругого полупространства с усложненными условиями на поверхности // Изв. РАН. МТТ. 2022. № 1. С. 59–67. https://doi.org/10.3103/S0025654422010034

  6. Горячева И.Г., Маховская Ю.Ю. Моделирование трения на разных масштабных уровнях // Изв. РАН. МТТ. 2010. № 3. С. 100–110. https://doi.org/10.3103/S002565441003009X

  7. Горячева И.Г., Маховская Ю.Ю. Скольжение волнистого индентора по поверхности вязкоупругого слоя при наличии адгезии // Изв. РАН. МТТ. 2015. № 4. С. 90–103. https://doi.org/10.3103/S002565441504010X

  8. Morozov A.V., Makhovskaya Y.Y. Effect of adhesion properties of frost-resistant rubbers on sliding friction // ICIE 2018: Proceedings of the 4th International Conference on Industrial Engineering. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, 2019. P. 1029–1037. https://doi.org/10.1007/978-3-319-95630-5_108

  9. Scaraggi M., Persson B.N.J. Friction and universal contact area law for randomly rough viscoelastic contacts // J. Phys: Condens Matter. 2015. V. 27. P. 105102–105102. https://doi.org/10.3103/S1068366615030137

  10. Солдатенков И.А. Расчет трения индентора с фрактальной шероховатостью о вязкоупругое основание // Трение и износ. 2015. № 3. С. 257–262. https://doi.org/10.3103/S1068366616060131

  11. Солдатенков И.А. Расчет трения индентора с фрактальной шероховатостью о вязкоупругое основание: уточненная модель // Трение и износ. 2016. № 6. С. 670–672. https://doi.org/10.3103/S1068366616060131

  12. Popov V., Dimaki A., Psakhie S. et al. On the role of scales in contact mechanics and friction between elastomers and randomly rough self-affine surfaces // Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 11139https://doi.org/10.1038/srep11139

  13. Makhovskaya Y. Modeling sliding friction of a multiscale wavy surface over a viscoelastic foundation taking into account adhesion // Lubricants. 2019. V. 7. № 13. https://doi.org/10.3390/lubricants7020013

  14. Морозов А.В., Маховкая Ю.Ю, Кравчук К.С. Влияние адгезионных свойств и текстуры поверхности ламинированной фанеры на коэффициент трения с резиной // Трение и износ. 2021. № 4. С. 437–449. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2021-42-4-437-449

  15. Savkoor A.R. On the friction of rubber // Wear. 1965. V. 8. № 3. P. 222–237. https://doi.org/10.1016/0043-1648(65)90161-4

  16. Goryacheva I., Makhovskaya Y. Adhesion effect in sliding of a periodic surface and an individual indenter upon a viscoelastic base // J. Strain Anal. Eng Des. 2016. V. 51. № 4. P. 286–293. https://doi.org/10.1177/0309324715614194

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Механика твердого тела

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал