Адгезионное взаимодействие упругих тел

АДГЕЗИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ УПРУГИХ ТЕЛ [c.78]

В данной главе рассматриваются задачи о взаимодействии упругих тел при наличии сил притяжения (адгезии) различной природы, вызванной их поверхностной энергией или присутствием в зоне контакта менисков жидкости. Большое внимание уделяется анализу совместного влияния параметров микрогеометрии контактирующих поверхностей и свойств поверхности и поверхностных плёнок на характеристики контактного взаимодействия. Полученные зависимости используются, в частности, для расчёта адгезионной составляющей сопротивления качению упругих тел. Глава составлена по работам [47, 48, 101, 208], выполненным совместно с Ю.Ю. Маховской. [c.78]

В дальнейших разделах этой главы предлагается метод решения задач о взаимодействии упругих тел с учётом адгезионных сил различной природы, приводятся аналитические выражения для контактных давлений, величины зазора между поверхностями, а также рассматривается вопрос, при каких значениях механических и геометрических характеристик взаимодействующих тел, их поверхностной энергии или свойств промежуточной среды зависимость нагрузки от величины, характеризующей изменение расстояния между телами, является неоднозначной, что приводит к потере энергии в цикле сближение - удаление взаимодействующих поверхностей. Изучается зависимость величины потери энергии от механических характеристик и формы тел, поверхностного натяжения жидкости и её объёма, а также поверхностной энергии тел. [c.80]

Между тем известно, что теория Герца построена на ряде допущений, суть которых состоит в идеализации свойств реальных тел и условий их взаимодействия. Так, например, считается, что контактирующие тела являются упругими, однородными и изотропными, их поверхности принимаются идеально гладкими, не учитываются силы трения и адгезионное взаимодействие, а форма контактирующих тел предполагается заданной и не меняющейся во времени. [c.6]

Полученные соотношения были использованы для анализа зависимости контактных характеристик от параметров Сип, определяющих форму поверхностей, приведённого модуля упругости Е взаимодействующих тел, характеристик потенциала адгезионного взаимодействия поверхностей ро и 7, а также от величины приложенной нагрузки Р. [c.99]

Решение задачи об адгезионном взаимодействии поверхностей можно существенно упростить, если считать, что упругие свойства взаимодействующих тел описываются моделью Винклера. В этом случае нормальное смещение поверхностей Uz r) связано С приложенным давлением р г) соотношением [c.107]

Влияние деформации контактирующих тел на их молекулярное взаимодействие. При контакте гладких частиц с гладкой поверхностью происходит деформация зоны контакта. В результате деформации контактирующих поверхностей возникают силы отталкивания. Поэтому адгезионное взаимодействие будет складываться (если другие компоненты не участвуют в формировании адгезии) из молекулярных сил контактирующих поверхностей за вычетом силы, которая возникает в результате упругого отталкивания подвергшихся деформации тел. Деформация способствует росту площади контакта частицы с поверхностью, что обусловливает увеличение адгезии. [c.56]

Характер разрушения будет зависеть от глубины внедрения h, радиуса R внедряющейся неровности и величины адгезии х/а (т — прочность на срез адгезионной связи, — предел текучести материала). В зависимости от видов взаимодействия, относительной глубины внедрения h/R и величины адгезии т/От будет наблюдаться / — упругое оттеснение материала II — пластическое оттеснение материала III — срез внедрившегося материала IV — схватывание пленок, покрывающих поверхность твердых тел, и их разрушение V — схватывание поверхностей, сопровождающееся глубинным вырыванием материала. [c.99]

В дальнейшем исследователи трения пошли по пути учета как адгезионных, так и деформационных явлений во фрикционном контакте. За рубежом получила распространение адгезионно-деформационная теория трения, развиваемая кембриджской школой трибологов, возглавляемой Ф.П. Боуденом (1903-1968 гг.). Было установлено, что в условиях скольжения фактическая площадь контакта трущихся тел представляет собой ничтожную часть номинальной их площади и что на участках фактического контакта возникают высокотемпературные вспышки. Было сформулировано положение о том, что адгезионное взаимодействие трущихся тел приводит к возникновению между контактирующими телами на микроучастках контакта мостиков сварки , которые разрушаются и вновь образуются по мере относительного перемещения этих тел, что в значительной степени обусловливает сопротивление относительному перемещению твердых тел, т.е. процесс трения. В то же время Ф.П. Боуден и его школа учитывали деформационную составляющую силы трения в виде пропахивающей составляющей для пластических тел и гистерезисных потерь для упругих тел. [c.562]

Согласно молекулярно-механической теории, поверхностные связи при трении формируются вследствие упруго-пластической деформации поверхностных слоев контактирующих тел и адгезионного взаимодействия их поверхностей. По Ф. Боудену, сила трения — это сумма сопротивлений срезу металлических соединений jF и сопротивлений пластическому оттеснению (пропахиванию) менее прочного металла при движении внедрившихся в него [c.388]

Контактные задачи для упругих тел с учётом их поверхностной энергии рассматривались аналитическими методами в [63, 88, 197, 211] в приближённых постановках с использованием различных упрощённых форм потенциала взаимодействия. В [194, 195] проведено сравнение различных упрощённых моделей с указанием областей их применимости. Численное решение задачи с использованием соотношения (2.1) дано в [179, 219]. Результаты, полученные при исследовании адгезионного взаимодействия как численными, так и аналитическими методами показали, в частности, что зависимость силы взаимодействия между телами от расстояния между ними является неоднозначной. Это говорит о возможности гистерезиса в цикле сближение - удаление тел. [c.79]

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]

Из соотношения (2.76), а также из анализа величины диссипации энергии в цикле сближения-удаления упругих тел с учётом адгезионных связей различной природы, изложенного в 2.4, следует, что адгезионная составляющая Fa силы сопротивления при качении зависит от плотности и формы неровностей, а также от величины поверхностной энергии и модуля упругости основания в случае сухих поверхностей и от модуля упругости основания, толщины пленки жидкости и её поверхностного натяжения - при взаимодействии смоченных поверхностей, а также при взаимодействии во влажной среде. При этом значение Fa возрастает с увеличением поверхностной энергии и уменьшением объёма жидкости в мениске, а также при уменьшении модуля упругости тел (для более мягких материалов). Кроме того, для смоченных поверхностей в некоторых случаях (например, большой слой жидкости на поверхности, малая величина поверностного натяжения, жёсткое основание) величина адгезионной составляющей сопротивления качению равна нулю. [c.129]

Источниками акустического излучения при внешнем трении являются разнообразные по физической природе физико-химические и механические процессы на поверхностях и в приповерхностных слоях твердых тел. К их числу относятся упругое и пластическое взаимодействие микровыступов трущихся поверхностей, образование и разрушение адгезионных связей, образование микротрещин в материале, структурные изменения поверхностных слоев деталей, образующих пары трения, химические и коррозионные процессы и т.д. Некоторые из перечисленных процессов, в значительной степени определяющих безотказность работы узлов трения механизмов, сопровождаются регистрируемой АЭ. Поэтому изучение и применёние взаимосвязи АЭ-сигналов и характеристик процессов трения можно считать сложившимся самостоятельным направлением исследований и разработок, в котором накоплен обширный экспериментальный материал, составляющий методическую базу АЭ-диагнос-тики узлов трения механизмов и машин [2,46]. [c.184]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...