ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диссипация энергии в цикле сближение - удаление поверхностей из "Механика фрикционного взаимодействия " Полученные зависимости нагрузки Р от расстояния D между телами позволяют рассчитать работу, производимую в процессе уменьшения и последующего увеличения расстояния между телами при наличии адгезии. Рассмотрим кривые 2 на рис. 2.6 и 2.8,а, иллюстрирующих зависимость P(-D) для случаев капиллярной адгезии и адгезии сухих поверхностей соответственно. Если контакт осуществляется при контролируемой (монотонно уменьшаемой) нагрузке Р, то при достижении этой нагрузкой минимального значения Pmin (точка М) произойдёт скачкообразный отрыв поверхностей в случае как сухих поверхностей, так и капиллярной адгезии при любых значениях параметров. При этом в момент отрыва имеет место контакт поверхностей по конечной области. [c.101] Используя полученные зависимости нагрузки от изменения расстояния между телами можно определить величины потери энергии Аго и силы отрыва поверхностей Pmin как при капиллярной адгезии, так и для адгезии сухих поверхностей. [c.102] Зависимости безразмерной потери энергии Aw/ (poL ) и силы отрыва Ршш/ pqL ) от безразмерной поверхностной энергии jKpoL), полученные для случая адгезии сухих поверхностей, представлены на рис. 2.10,а и б соответственно. Зависимости построены для двух различных форм штампов параболоида вращения (п = 1, сплошные линии) и описываемой функцией /(г) = (п = 2, штриховые линии). Результаты показывают, что при увеличении поверхностной энергии тел значение функции Aw/ pqL ) растёт и при больших величинах у/ роЬ) выходит на постоянную. Потеря энергии Aw/ poL ) больше для меньших значений Е /ро, т. е. для более мягких тел. Сила отрыва Рщт/ напротив, увеличивается с увеличением Е /ро. Сравнение кривых 2 и 2 позволяет заключить, что форма штампа оказывает существенное влияние на величину силы отрыва при больших значениях поверхностной энергии взаимодействующих тел. [c.103] График функции AVF(A), рассчитанный во всём диапазоне Изменения параметра Л, приведён на рис. 2.12, а (кривая 1). [c.105] В этом случае безразмерная потеря энергии AW (2.49) зависит от одного параметра rj. График функции AW r ) представлен на рис. 2.12,6 (кривая 1). Результаты показывают, что величина AW отлична от нуля только начиная с некоторого значения г/ и неограниченно возрастает при увеличении г/. [c.106] Заметим, что для тел, форма поверхности которых описывается полиномом более высокой степени (п 2), необходимо использовать два безразмерных параметра для описания зависимости нагрузки от изменения расстояния между телами (например, параметры 2 r/ E L) для случая капиллярной адгезии и ро/ тгЕ ), -у/ тгЕ Ь) для случая адгезии сухих поверхностей, использованные на рис. 2.6 и 2.8). [c.106] Если Лш, то имеет место контакт поверхностей, а если Лщ, то отсутствие контакта. Случай = Л ,, Р = —2 соответствует точечному контакту. [c.109] При поверхности находятся в контакте, а при т/ц, контакт отсутствует. Случай = т)ш, Р — —2 соответствует точечному контакту поверхностей. [c.109] Из полученных соотношений (2.56) и (2.57) следует, что зависимость нагрузки Р, приложенной к телам, от величины Dw является немонотонной и однозначной в случае адгезии сухих поверхностей, а в случае капиллярной адгезии - немонотонной и неоднозначной в определённой области изменения параметров. [c.109] Анализ зависимости (2.56) для случая сухой адгезии дает основание заключить, что эта зависимость качественно соответствует точной, полученной с использованием соотношения (2.11), только в случае контакта поверхностей. [c.110] На рис. 2.13 приведены зависимости нагрузки от сближения тел для случая капиллярной адгезии, полученные с использованием точных соотношений (2.11) для упругих тел (кривые 1), упрощённых (2.50), соответствующих модели Винклера (кривые 2) и с использованием модели жёстких тел (кривые 3) для двух различных форм штампов, т. е. для п = 1 (а) и п = 2 [б]. Сравнение кривых показывает, что только в случае учёта упругости тел можно получить немонотонные и неоднозначные зависимости нагрузки от сближения тел. При этом зависимости, построенные на основании модели Винклера, идентичны полученным с использованием точных соотношений. Такой же вывод можно сделать из анализа соотношений, приведённых выше. [c.110] Шероховатость поверхностей существенно влияет на характеристики адгезионного взаимодействия. Контактирование шероховатых упругих тел при наличии капиллярной адгезии, т.е. стягивающих поверхности менисков жидкости, изучалось в [143, 210] в приближённой постановке. В этих работах не учитывалось влияние давления жидкости на геометрию зазора и взаимное влияние неровностей. [c.111] Ниже исследуется роль поверхностной шероховатости при взаимодействии упругих тел с учётом адгезии различной природы. В качестве модели шероховатой поверхности, как и в главе 1, Используется периодическая система осесимметричных штампов. [c.111] Для того чтобы учесть адгезионное взаимодействие, введём Отрицательное давление —ро, действующее на полупространство в кольце а г Ь вокруг каждого штампа. Будем рассматривать два вида адгезионного взаимодействия. [c.113] Адгезия сухих поверхностей. Как и в 2.3, аппроксимируем силу молекулярного притяжения поверхностей на единицу площади кусочно-постоянной функцией (см. рис. 2.7). Считая, как и прежде, заданными величины поверхностной энергии 7 и давления ро, для определения внешнего радиуса 6 области адгезионного взаимодействия, возникающей вокруг площадки контакта произвольного фиксированного штампа (неровности), будем использовать выражение (2.43). [c.113] Таким образом, в задаче об адгезии сухих поверхностей требуется по заданным значениям периода I, нагрузки Р, поверхностной энергии 7, давления ро и функции /(г) определить давления в контакте р г) (г о), смещения границы упругого полупространства вне области контакта Uz r) и радиусы о и 6 единичного пятна контакта и зоны адгезионного взаимодействия соответственно. [c.113] Для решения поставленных задач воспользуемся методом локализации, который изложен в 1.2.3. Согласно этому методу, для определения напряжённо-деформированного состояния вблизи отдельного пятна контакта учитываются реальные условия контактирования на ближайших пятнах контакта, а влияние остальных пятен заменяется действием осреднённого по поверхности давления. [c.114] Вернуться к основной статье