Контакт Напряженное состояние

Роль нагрузки как фактора, влияющего на геометрию контакта, напряженное состояние или свойства материалов трущихся поверхностей в целом, не позволяет объяснить наблюдаемое на практике ее значительное влияние на фрикционные характеристики. [c.122]

Выше рассмотрено влияние нагрузки на трение как фактора, изменяющего геометрию контакта (площадь фактического касания глубину внедрения h). Влиянием нагрузки на механические свойства контактирующих материалов по известным данным Бриджмена можно пренебречь. Роль нагрузки как фактора, влияющего на геометрию контакта, напряженное состояние или свойства материалов поверхностей трения в целом, не дает объяснения наблюдаемому на практике ее значительному влиянию на фрикционные характеристики. [c.190]

Наиболее опасным принято считать малый объем материала, расположенный на глубине примерно I под поверхностью контакта. Напряженное состояние здесь — трехосное неравномерное сжатие, причем осевое нормальное напряжение (по площадке, параллельной контактной поверхности dd) превосходит по модулю радиальное нормальное напряжение ir (рис. 21.2). Этот объем расположен на оси симметрии, вследствие чего имеем на его гранях [c.378]

Анализируя напряжения, легко заметить характерный завал (или увеличение) в районе контактной плош,адки, связанный с тем, что в точках контакта напряженное состояние стремится к состоянию всестороннего сжатия. По мере удаления от границы контактирования напряжения сглаживаются. Напряжения Оее и близки к симметричным относительно срединной поверхности пластины. [c.215]

Задача о контакте со сцеплением торца упругой полуполосы и упругой полуплоскости рассматривается в [42]. Решение строится в предположении, что при удалении от области контакта напряженное состояние полу-полосы соответствует равномерному продольному сжатию. С использованием аппарата преобразования Фурье задача сводится к системе трех сингулярных интегральных уравнений второго рода относительно контактных напряжений и нормального перемеш,ения. [c.244]

Наиболее напряженная точка находится в центре площадки контакта, где материал испытывает напряженное состояние, близкое к равномерному сжатию (главные напряжения = 02 я —0,8 Ощах и Оз = —Стах). Опасная же точка расположена на линии действия сил Р на глубине, примерно равной половине радиуса площадки контакта. Главные напряжения в этой точке [c.220]

Таким образом, в наиболее напряженной точке площадки контакта материал испытывает напряженное состояние, близкое к равномерному сжатию. Благодаря этому в зоне контакта материал может выдержать без появления остаточных деформаций весьма большие давления (см. 48). Вычислим, например, напряжение ама о в центре площадки контакта, при кото- ром впервые появляются остаточные деформации. Воспользуемся для этого четвертой теорией прочности [c.652]

Анализ напряженного состояния показывает, что опасная точка расположена на оси z на глубине, равной 0,4 ширины площадки контакта. Главные напряжения в этой точке имеют следующие значения [c.653]

Под ударной понимается всякая, вообще говоря, быстро изменяющаяся нагрузка. Задача о расчете конструкций на ударную нагрузку содержит в себе много трудностей, которые далеко не всегда могут быть преодолены простейшими средствами. Сюда относится в первую очередь анализ напряженного состояния в зоне контакта соударяющихся тел и процесса изменения контактных сил во времени. Большие сложности вызывает необходимость учета при резких ударах дополнительных степеней свободы упругого тела, влиянием которых при других видах нагружения можно было бы пренебречь. Существенную роль в процессе удара играет трудно поддающийся анализу фактор рассеяния энергии. [c.499]

С учетом этих предположений задача о напряженном состоянии в зоне контакта впервые была решена Г. Герцем. В общем случае контур поверхности контакта является эллипсом, при сжатии двух шаров окружностью, а при сжатии двух цилиндров — прямоугольником. [c.150]

Следовательно, вдоль границы контакта тело испытывает напряженное состояние чистого сдвига. Для хрупких металлов разрушение определяется максимальным растягивающим напряжением Отт и происходит по контуру площадки контакта. [c.167]

Передача давлений в местах соприкосновения тел происходит по малым площадкам. Тело около такой площадки испытывает объемное напряженное состояние, не имея возможности свободно деформироваться. Контактные напряжения имеют местный характер, быстро убывая по мере удаления от мест площадки контакта. Расчеты и исследования показывают, что материал, подверженный всестороннему давлению в зоне контакта, может выдержать большое давление, не пропорциональное приложенной силе. Наибольшее напряжение в зоне контакта возникает на некотором расстоянии от поверхности касания. Контактные напряжения имеют место в шариковых и роликовых подшипниках, зубчатых и червячных передачах, опорных устройствах. [c.51]

Используя же формулы Буссинеска (10.45), подставляя в них вместо Р элементарную силу dP = pdQ и выполняя интегрирование по площадке Q, можно определить компоненты тензора напряжений. Это интегрирование и исследования напряженного состояния соприкасающихся тел в случае круговой площадки контакта выполнены А. Н. Динником (1876—1950), а при эллиптической площадке контакта— Н. М. Беляевым (1890—1944). [c.358]

Удар имитируется приложением давления р на малой площадке контакта и сообщением скорости Од частицам этой площадки. Величины давления и скорости определяются в результате решения задачи о соударении тела с преградой. Для задачи о напряженном состоянии преграды в области возмущений нагрузки имеем следующие граничные условия [c.138]

Уже говорилось, что нет необходимости приводить подробные данные о характере напряженного состояния в различных точках зоны контакта. Все же, если удастся найти время для сообщения этих сведений, это будет, несомненно, полезно и интересно. Время будет легче найти, если изготовить специальные плакаты, на которых показано напряженное состояние в различных точках зоны контакта, скажем, по типу рис. 16.1 и 16.2. [c.187]

Высказанные соображения о пользе и интересе этих сведений определяются следующим. Во-первых, внимание учащихся привлечет то, что материал на границе круговой площадки контакта находится в состоянии чистого сдвига. Это будет неплохим подтверждением того, что этот вид напряженного состояния от- [c.187]

Разберем это определение на примере деформации стержня, нагруженного через серьгу силой Р (рис. 1.14, а). Прочностной расчет стержня следует начать с замены действия на него серьги системой сил, распределенной по поверхности контакта, след которой АА, образующейся в результате их взаимной деформации. На рис. 1.14,6 схематически показана такая замена. Значение поверхностной интенсивности в каждой точке поверхности контакта может быть получено только методами теории упругости как результат решения сложной математической задачи. Такую задачу следует решать, если представляют интерес напряженное и деформированное состояния в заштрихованной области стержня. Для их определения за пределами этой области следует заменить распределенную нагрузку равнодействующей (рис. 1.14, в), величина которой элементарно находится из условия равновесия серьги (рис. 1.14, г). По принципу Сен-Венана, деформированное и напряженное состояние бруса за пределами заштрихованных областей в схемах нагружения бив будут практически одинаковы. [c.22]

Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования показывают, что в области резких изменений в форме упругого тела (внутренние углы, отверстия, выточки), а также в зоне контакта деталей возникают повышенные напряжения. Например, при растяжении полосы с небольшим отверстием (рис. 41], а) закон равномерного распределения напряжений вблизи отверстия нарушается. Напряженное состояние становится двухосным, а у края отверстия появляется пик осевого напряжения. Аналогично при изгибе ступенчатого стержня (рис. 411, б) в зоне внутреннего угла возникает повышенное напряжение, величина которого зависит в первую очередь от радиуса закругления г. При прессовой посадке втулки на вал (рис. 411, в) у концов втулки и вала также возникают местные напряжения. Подобных примеров можно привести очень много. Описанная особенность распределения напряжений получила название концентрации напряжений. Зона распространения повышенных напряжений ограничена узкой областью, расположенной в окрестности очага концентрации, и в связи [c.393]

Рнс. 4.3. Схема напряженного состояния элемента твердого тела на площадке контакта при трении [c.84]

Рассмотрим напряженное состояние двух длинных цилиндров с параллельными осями (рис. 14.1, а), сжатых распределенными по длине радиальными нагрузками р (рис. 14.1,6). На расстоянии от плоскости, проходящей через оси цилиндров, возьмем две точки и Л2. Если первоначальный контакт цилиндров (без нагрузки) происходил по линии, параллельной их осям и проходящей через точку В, то расстояние между этими точками вдоль оси у равно (см. рис. 14.1, л) [c.227]

Чтобы определить величину поверхностного напряжения, рассмотрим зацепление пары прямых зубьев цилиндрических колес в положении, когда проекция линии их контакта на торцовую плоскость совмещается с полюсом зацепления (рис. 9.27). Заменяя приближенно эвольвентные зубья круговыми цилиндрами той же кривизны и предполагая распределение давления по ширине колеса равномерным (т. е. считая напряженное состояние плоским), можем записать [см. (6.44)] [c.260]

Важным фактором, влияющим на структуру поверхностного слоя, являются окислительные процессы, которые быстро развиваются в новых поверхностях, появившихся в процессе обработки, i У большинства металлов на поверхностях образуются тонкие окисные пленки. Так как пленка находится в напряженном состоянии, то при ее росте возможны разрывы пленки и она приобретает пористое строение. При трении поверхностей деталей машин тонкие слои подвергаются в зоне контакта многократным воздействиям нормальных и тангенциальных напряжений, в сочетании с температурными влияниями и действием среды приобретают рельеф, характерный для данных условий эксплуатации. Поэтому следует различать принципиально неодинаковые виды рельефа поверхности—технологический и эксплуатационный [90 L [c.77]

Основная концепция усталостной теории износа твердых тел заключается в необходимости для разрушения микрообъемов многократных фрикционных воздействий, число которых зависит от напряженного состояния материала в зоне пятна контакта [93]. [c.233]

Влияние вида трения. Износ всегда связан с относительным перемещением и может иметь место при трении скольжения, качения и качения с проскальзыванием. Как было показано,, при анализе фрикционных связей для протекания процесса изнашивания необходимо их многократное возникновение и разрушение при относительном смещении микровыступов. Это условие выполняется при относительном скольжении поверхностей. Однако и при чистом качении упругих тел в зоне контакта возникают сложные явления, связанные с напряженным состоянием [80 140] и с проскальзыванием, которые могут привести к их изнашиванию, а не только к усталости поверхностных слоев. [c.246]

Исследовательские испытания на износ включают обычно металлографические исследования тонких поверхностных слоев для оценки структурных превращений под влиянием сил трения и тепла Б зоне контакта. При этом применяются специальные приемы, например метод косого среза, для выявления переходных зон поверхностного слоя. Исследуется также микротвердость структурных составляющих, механические характеристики материала, его теплофизические свойства, геометрия поверхностного слоя (шероховатость, волнистость), его напряженное состояние и другие характеристики. [c.488]

Напряженное состояние на контакте в общем случае зависит также от радиуса закругления микронеровностей г. [c.33]

Расчет на прочность зубьев по контактным напряжениям. Размеры зубчатых колес определяются из условия наибольших напряжений в зоне контакта зубьев в процессе их зацепления. В основу такого расчета положена формула Герца—Беляева о напряженном состоянии сжатых цилиндров (рис. 16.3, а). При расчете колес на основе теории двух сжатых цилиндров принимается ряд допущений, так как условия статически сжатых [c.301]

Величина предела выносливости зависит не только от состава, структуры, режима термической и механической обработки, поверхностного упрочнения, температуры испытания, но и от размеров образцов, вида напряженного состояния, наличия концентраторов напряжений, состояния поверхности образца, ее шероховатости, среды испытания, контакта с другими деталями и т. д. Все это усложняется тем, что при испытании на усталость наблюдается существенное рассеяние характеристик выносливости. [c.7]

В первую очередь это относится к коррозии, так как трудно найти способ приложения циклических нагрузок, который будет также позволять одновременно создавать условия на напряженных участках металла, где коррозионная среда будет действовать на поверхность, находящуюся в напряженном состоянии, и несколько факторов, влияющих на коррозию, могут эффективно контролироваться. Обычно используются образцы, выполненные в виде консольной балки, нагруженной с одной стороны, находящейся в контакте с коррозионной средой. [c.183]

Микроизломы разрушенных шариков (рис. 177) убеждают в том, что под поверхностью давления контуры деформированного объема закаленной на высокую твердость стали связаны в первую очередь с касательными напряжениями. В зоне контакта напряженное состояние материала в процессе сжатия меняется от объемного на поверхности давления до линейного под поверхностью контакта на глубине 1,73а (а—радиус площадки контакта). [c.234]

В качестве примера рассмотрим упругий прямоугольный блок или упругий цилиндр с плоскими торцами, сжатый между двумя полупространствами. Распределения давлений и обусловленных трением касательных усилий на контактных прверхно-стях блока или цилиндра были найдены в работах [222, 223] для случаев (а) отсутствия скольжения (т. е. полного сцепления) и (Ь) отсутствия трения на поверхностях контакта. Вблизи границы области контакта напряженное состояние как для прямоугольного блока, так и для цилиндра может быть определено с помощью рассмотренного выше двумерного клина с углом Ф = 90°. Если блок жесткий, а полупространства упругие с V = 0.3 (а = 1.0 р = 0.286), ситуация совпадает со случаем жесткого штампа, исследованным в 2.8. В отсутствие трения давление вблизи угла изменяется как р - в соответствии с уравнением (2.64). Точки поверхности контакта смещаются по касательной внутрь к центру основания штампа соответственно отрицательному проскальзыванию, определенному выше. Если смещению препятствует конечное трение (скажем, (л = —0.5), то напряжения вблизи угла изменяются как р-о- з согласно выражению [c.129]

При теоретическом решении задачи о напряженном состоянии в зоне контакта упругих тел (Герц, Беляев, Фэппль) предполагают, что нагрузка, статическая, материалы тел изотропны, площадка контакта мала по сравнению с поверхностями и действующие усиления направлены нормально к этой площадке. [c.341]

Месыгые напряжения, возникающие при взаимном нажатии двух соприкасающихся тел, называют контактными напряжениями. Вследствие деформации материала в месте соприкосновения возникает площадка контакта, по которой и происходит передача давления. Материал вблизи такой площадки, не имея возможности свободно деформироваться, испытывает объемное напряженное состояние. [c.219]

Выявленные таким образом особенности распределения температур в аппарате (а температура самым непосредственным образом влияет на ход элементарных физико-химических процессов в области контакта "стенка - продукт", на напряженное состояние различньк частей реактора и т.д.) служат дополнительным подтверждением фрактального характера всего комплекса процессов, имеющих место при переработке углеводородного сырья. [c.135]

Как показывает опыт и расчеты, напряженное состояние как в шаре, так и в полупространстве следует учитывать лишь в ближайшей окрестности площадки контакта, в объеме, размеры которого по всем направлениям имеют порядок 2а. По мере удаления от этого малого объема мы имеем быстро уменьшающиеся напряжения. Напряжения же, возникающие в упомянутсш малом объеме, принято называть местными (иногда — местными контактными). [c.152]

Материал соприкасающихся тел в центре площади контакта находится в условиях объемного напряженного состояния и может поэтому надежно работать при очень больших сжимающих напряжениях. Так, например, сталь железнодорожного рельса может безопасно выдерживать давления порядка 3500 4000 Мн1м . [c.111]

Рассмотрим напряженное состояние элемента твердого тела (рис. 4.3) на площадке фактического контакта в виде одной из граней этого элемента. Все грани элемента будут находиться под сжимающими напряжениями, поскольку под действием приложенной нормальной нагрузки по оси X элемент должен увеличиваться в направлении осей К и Z, но этому препятствует окружающий материал. На площадке контакта действует сила трения, поэтому элемент находится под действием не только нормальных О,, но и касательных напряжений, например а,. Такое напряженное состояние сгюсобствует пластическому течению материала. Исследования рабочих поверхностей деталей машин в парах трения и опытных образцов после их испытания показывают, что все металлы в условиях трения в пределах активного слоя подвергаются пластическому деформированию. Активным слоем или активным объемом называют слой (объем), который примыкает к контактирующей поверхности элемента (детали) пары трения и в котором могут происходить различные физико-химические изменения, инициированные трением. [c.84]

В состоянии покоя указанная деформация вызывается силой yVij. Для осуществления качения к колесу нужно приложить движущую силу Р, работа которой затрачивается на деформацию и трение скольжения в непрерывно вступающих в контакт новых поверхностных слоях колеса и плоскости. Так как при качении колеса вправо упругие деформации колеса и плоскости на участке СА исчезают не мгновенно (вследствие внутреннего трения между частицами материала), то давление на участке СА оказывается меньше, чем на участке AD, и реакция N21 (равнодействующая давления плоскости на колесо) смещается от точки А в сторону качения на расстояние к, т. е. в точку В. При качении колеса впереди его на участке AD образуется как бы волнооб-, разный подъем, через который колесу непрерывно надо перекаты- ваться. Переменное напряженное состояние, перемещающееся вместе с зоной контакта, вызывает в колесе и в плоскости колебания, затухающие вследствие внутреннего трения. [c.87]

Пзэчность зубьев. Дтя зубчатых передач характерны два основных вида повреждений излом зубьев и выкрашивание их боковых поверхностей. Исследуем условия прочности прямого зуба цилиндрического колеса по отношению к его излому. Будем считать, что зуб представляет собой пластину, заделанную одним краем в обод зубчатого колеса. Если допустить, что давление, приложенное со стороны зуба соседнего колеса, распределено вдоль линии контакта равномерно, то напряженное состояние пластины будет плоским, т. е. одинаковым в каждом сечении, перпендикулярном направлению зуба. На рис. 9.24 изображено такое сечение. Чтобы найти напряжение, рассмотрим зуб в тот момент, когда линия контакта совпадает с кромкой зуба. Сначала не будем принимать во внимание переходную кривую, которая соединяет эвольвентный профиль боковой поверхности с дном впадины, лежащей между Рис. 9 24 соседними зубьями. Тогда достаточно оче- [c.256]

Исходным положением является представление о дискретном касании шероховатых тел и, как следствие этого, возникновение отдельных фрикционных связей, определяющих процесс изнаши вания. Эти положения, развитые проф. И. В. Крагельским, позволяют связать износ поверхности с процессами, происходящими в деформированном микрообъеме материала, напряженное состояние которого зависит от нагрузки, вида трения, геометрического очертания микронеровностей и физических свойств материала [93]. Дискретный характер касания и наличие большого числа пятен контакта и соответственно фрикционных связей является следствием того, что реальные поверхности имеют сложный рельеф, характеризующийся шероховатостью и волнистостью (см. гл. 2, п. 2). [c.230]

В настоящее время имеется несколько гипотез, объясняющих влияние предварительного упрочнения на износоустойчивость. По данным работы [37], предварительное упрочнение уменьшает износ за счет деформации смятия и за счет истирания микронеровностей на контакте. Как считают авторы [43] и [101], предварительное упрочнение пластической деформацией способствует диффузии кислорода воздуха в металле и образованию в нем твердых химических соединений РеО, РегОз, Рсз04 в результате окислительного изнашивания, происходящего с ничтожно малой интенсивностью. Согласно гипотезе [109] упрочнение поверхностного слоя рассматривается как средство повышения жесткости поверхностных слоев и уменьшения взаимного внедрения при механическом и молекулярном взаимодействии. На этот счет существуют и другие теории. Так, например, по мнению А. А. Маталина [64], главным фактором, определяющим износоустойчивость, является величина остаточных напряжений после приработки изделий. Между микротвердостью поверхностного слоя и его износоустойчивостью имеется определенная связь в процессе изнашивания микротвердость поверхностных слоев после приработки стремится к оптимальному значению однако в силу одновременного влияния разнообразных факторов (шероховатость поверхности, напряженное состояние поверхностного слоя и пр.) эта связь имеет только качественный характер и не может быть использована для практических расчетов. [c.14]

Авторами [14] приводится график зависимости установившейся после приработки шероховатости, измеряемой комплексным критерием А, от величины контурного давления Рс-Нами были проанализированы эти результаты с позиций молекулярномеханической теории трения. Используя формулу (V. ) перехода от упругого взаимодействия к пластическому при трении, можно подсчитать величину предельного критического давления Рскр. оценить напряженное состояние на контакте и определить границы упругого контактирования для приведенных экспериментальных данных при Рс<Рс р [c.84]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...