ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вдавливание штампа в упругий слой, усиленный покрытием типа накладки. Приложение к проблеме масштабного фактора из "Контактные задачи для тел с тонкими покрытиями и прослойками " Известно, что макроскопические свойства твердого тела зависят от его абсолютных размеров. Основанием для такого утверждения является характер взаимодействия частиц (атомов, молекул или молекулярных групп) твердого тела [12]. Частицы поверхности испытывают одностороннее взаимодействие со стороны других частиц тела, в то время как для глубинных слоев выполняется условие статистической симметрии силового взаимодействия частиц. В макроскопическом аспекте рассмотрения механических свойств изотропного твердого тела это должно привести к существованию неоднородности вблизи границы и к поверхностному натяжению. Коэффициент поверхностного натяжения твердых тел имеет величину порядка 10 кгс/см [13], и в задачах, решаемых в рамках физической и геометрической линейности, эффектом поверхностного натяжения можно пренебречь. В дальнейшем для выявления масштабного фактора исследуем только поверхностную неоднородность, полагая, что вдали от границы тело является однородным. В данном параграфе будем придерживаться работы [14]. [c.415] Для выявления эффектов поверхностной неоднородности в твердом теле рассмотрим поведение образцов, которые отличаются только геометрически. Их термосиловые предысторпп, включая и технологию изготовления, будем считать тождественными. В этом случае все размеры образца велики по сравнению с ожидаемой толщиной поверхностного слоя. Конкретно оценку поверхностной неоднородности произведем на круглых, относительно тонких пластинках. Для усиления исследуемого эффекта необходимы механические состояния с большим градиентом напряжения вблизи поверхности. Такие состояния дает, например, контактное взаимодействие тел. В связи с этим рассмотрим следующую задачу теории упругости. [c.416] Пусть в упругое основание осесимметрично вдавливается штамп при отсутствии трения в области контакта г й. Основание представляет собой жесткое полупространство, на котором лежит без тренпя пакет двух упругих слоев общей толщины Я = Н + к. Нижний слой имеет толщину Н и упругие характеристики С, V, а верхний слой — толщину к н упругие характеристики 1, V. Между слоями осуществлено полное сцепление. Предполагается, что Я, /Кап С ( 1. Исследование указанной задачп позволяет оценить степень влияния поверхностной неоднородности на контактную жесткость материала, а изменение в широком диапазоне параметра Я = Яй дает возможность прийтп к изучению масштабного фактора. [c.416] Здесь функция Fix, t) no крайней мере ограничена при всех О т 1/Я, О i 1/Я. [c.418] Заметим, что, не зная о существовании у материала тонкого поверхностного слоя, наделенного особыми физико-механическими свойствами, можно было бы принять, что интегральное уравнение (5.13) описывает осесимметричную- контактную задачу для однородного упругого полупространства (сравните с (1.4) при /с = 0, а также с (4.20)), контактная жесткость которого 0 = = С /И — х) = Ы. При v = 0,3 величина 0 больше 0 на 9%. Таким образом, поверхностная неоднородность дает здесь незначительное увеличение контактной жесткости. Иначе, как ниже будет показано, обстоит дело при очень малых Я, когда относительная толщина нижнего слоя стремится к нулю, но по-прежнему к Н. [c.418] Техническая реализация контактной задачи требует высокой определенности граничных условий, поскольку перемещение штампов необходимо измерить с разрешением 10 мм. Эта определенность касается не только условий силового взаимодействия в зоне контакта, но и деформации штампов как конструктивных элементов установки. [c.419] Установка, схема которой показана на рис. 6.2, допускает техническую реализацию рассматриваемой контактной задачи. В соответствии с рис. 6.2 образцы 4 исследуемого материала сжимаются стальными шарами 5, диаметр которых 25 мм. Отличие поверхности стального шара от идеальной сферы не превышает 10 мм. Шары сопрягаются с массивными цилиндрами 2, внутренняя торцевая кромка которых притерта к поверхности шара. Во внутреннюю полость цилиндров подается воздух, который проходит через постоянные дроссели 5. Под действием давления воздуха шары сжимают образцы, отходя при этом от кромок цилиндров. Манометры 1 позволяют регистрировать силы сжатия образцов и парушепие симметрии всей схемы, которая, по сути дела, представляет собой лневматический мост, измеряющий разность взаимного перемещения шаров в обоих плечах моста. Разрешающая способность схемы при измерении перемещения составляет 10 мм, прп измерении разности перемещений — 10 мм, а при измерении силы — 10 кгс. В конструкции установки предусмотрена автоматическая компенсация сигналов от деформации ее элементов и температурных эффектов. [c.419] Вернуться к основной статье