Капиллярная адгезия

Поверхностной энергией обладают не только твёрдые тела, но и покрывающие их тонкие плёнки жидкости. При взаимодействии тел это может приводить к образованию менисков в зазоре между телами, которые вызывают притяжение поверхностей -капиллярную адгезию. [c.79]

При расчёте силы капиллярной адгезии между шероховатыми поверхностями использовалась следующая формула для силы, действующей на отдельный выступ [143] [c.80]

Рис. 2.5. Профили штампа (а) и распределение давления в контакте (б) для п = 1 (кривые 1, 1 ) и п = 2 (кривые 2, 2 ) Кривые 1, 2 построены без учёта капиллярной адгезии

Как и в случае капиллярной адгезии, напряжённое состояние взаимодействующих тел и величина зазора /i(r) между поверхностями в деформированном состоянии будет определяться [c.98]

Однако в отличие от задачи с учётом капиллярной адгезии, давление -ро внутри области Пь является заданной величиной. Для определения внешнего радиуса 6 области Пь воспользуемся соотношением (2.42), из которого следует [c.98]

Таким образом, система уравнений и граничные условия в задаче о взаимодействии упругих тел с учётом их поверхностной энергии при сделанном предположении об аппроксимации функции Леннарда-Джонса кусочно-постоянной функцией является частным случаем системы, полученной при изучении капиллярной адгезии. Следовательно, построенные в 2.2 решения могут быть использованы и для анализа контактных характеристик при взаимодействии упругих тел, характеризуемых поверхностной энергией 7. При этом в полученных решениях следует положить (7 = 7/2. [c.98]

Результаты расчётов позволили установить, что наличие адгезии, связанной с молекулярным взаимодействием поверхностей, приводит к эффектам, аналогичным имеющим место при капиллярной адгезии наличие отрицательных давлений в контакте, увеличение размера области контакта, неоднозначность определения контактных характеристик при отрицательных значениях силы. Кроме того, зависимость нагрузки, действующей на тела, от расстояния между ними является немонотонной и неоднозначной. Это иллюстрируется рис. 2.8,а, где приведены графики безразмерной нагрузки от безразмерной величины D/L, характеризующей изменение расстояния между телами при деформировании [L — - характерный геометрический размер), построенные для случая контакта двух упругих тел, форма зазора между которыми в недеформированном состоянии описывается функцией /(г) = Сг (см. рис. 2.5,а, кривая 2). Кривые 1 и 2 соответствуют двум разным значениям величины поверхностной энергии 7- Участки непосредственного контактирования поверхностей выделены на кривых, как и прежде, толстыми линиями. В отличие от случая капиллярной адгезии неоднозначность зависимости нагрузки от расстояния имеет место при всех значениях параметров. [c.100]

На рис. 2.11 приведены зависимости безразмерной потери энергии Aw/ [E L ) от безразмерного поверхностного натяжения 2(т/ (Е Ь) в случае капиллярной адгезии для двух форм [c.103]

Рис. 2.11. Зависимости безразмерной потери энергии от безразмерной величины поверхностного натяжения жидкости для случая капиллярной адгезии, построенные при п = 1 (1, 2), п = 2 (2 ) и v/L = 0,01 (1), = 0,05 (2, 2 )

Рис. 2.12. Зависимость диссипации энергии от параметра А в случае адгезии сухих поверхностей (а) и от параметра т] в случае капиллярной адгезии (б), построенные при п = 1 с использованием модели упругих тел (1) и модели Винклера (2)

Как и при адгезии сухих поверхностей, в случае капиллярной адгезии для тел параболической формы зависимость безразмерной нагрузки Р от безразмерной величины D (выражения для Р и D даны в (2.48) с учётом замены 7 = 2сг) определяется одним безразмерным параметром [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 2адгезии сухих поверхностей, использованные на рис. 2.6 и 2.8). [c.106]

Соотношение (2.50) и уравнения (2.3)-(2.9), (2.14) образуют систему уравнений для определения всех контактных характеристик в случае адгезии сухих поверхностей, а совместно с уравнениями (2.3)-(2.10), (2.14) - в случае капиллярной адгезии. Эти системы уравнений допускают аналитическое решение. В частности, в случае взаимодействия тел вращения параболической формы (п = 1), т.е. когда /(г) = r , где С = 1/ 2R), получим следующие выражения для контактного давления р г), упругих смещений Uz r), радиусов а и 6 области взаимодействия, а также соотношение между силой Р и расстоянием D, справедливые как для сухой, так и для капиллярной адгезии [c.107]

Соотношения (2.51)-(2.53) определяют решение задачи в случае адгезии сухих поверхностей. Для того чтобы получить решение в случае капиллярной адгезии, в этих соотношениях следует положить 7 = 2(т и дополнить их следующими выражениями для давления в жидкости ро, полученными из соотношения (2.10) [c.108]

В задаче о капиллярной адгезии, подставляя (2.54) и (2.55) в последние соотношения (2.51) и (2.52) соответственно и вводя безразмерный параметр [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]

Рис. 2.13. Зависимость нагрузки от изменения расстояния между телами при п = 1(а)ип = 2(б )в случае капиллярной адгезии Кривые 1 соответствуют модели упругих тел, кривые 2 - модели Винклера, кривые 3 - модели жёстких тел

Рис. 2.13. <a href="/info/380815">Зависимость нагрузки</a> от изменения расстояния между телами при п = 1(а)ип = 2(б )в случае капиллярной адгезии Кривые 1 соответствуют <a href="/info/382500">модели упругих</a> тел, кривые 2 - <a href="/info/20406">модели Винклера</a>, кривые 3 - модели жёстких тел

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]

Капиллярная адгезия. Пусть поверхность полупространства до взаимодействия покрыта тонким слоем жидкости толщины hi. Предполагается, что при взаимодействии со штампами вся жидкость стягивается в мениски, окружающие области контакта. Тогда объём жидкости в каждом мениске будет равен [c.113]

Таким образом, задача об адгезии при дискретном контакте сухих поверхностей сводится к системе уравнений (2,14), (2.43), (2.58)-(2.62), а задача о капиллярной адгезии в дискретном контакте - к системе (2.10), (2.14), (2.43), (2.58)-(2.62). [c.115]

Полученные соотношения (2.67)-(2.70) совместно с выражениями (2.43), (2.59), (2.60) определяют решение задачи об адгезии сухих поверхностей. В случае капиллярной адгезии к этим соотношениям добавляется условие (2.10). [c.117]

В случае капиллярной адгезии для объёма жидкости в мениске [c.118]

Случай отсутствия контакта. Решение значительно упрощается в случае, когда полупространство не контактирует со штампами, но испытывает к ним адгезионное притяжение (при капиллярной адгезии - связано со штампами менисками жидкости). В этом случае на упругое полупространство действует только отрицательное адгезионное давление —ро по периодически расположенным круговым областям радиуса 6. Полагая а = О, из соотношений (2.43), (2.58)-(2.б2) после несложных преобразований получим следующие выражения для нагрузки и дополнительного перемещения при адгезии сухих поверхностей [c.119]

В случае капиллярной адгезии к этим соотношениям добавляется условие сохранения объёма жидкости, полученное из (2.10) [c.119]

Капиллярная адгезия. На рис. 2.18 представлены распределения давлений р в области взаимодействия произвольной неровности (штампа) для различных расстояний между штампами. Вследствие постоянства количества жидкости в зазоре между телами, уменьшение расстояния между штампами означает уменьшение объёма жидкости в мениске вокруг каждого [c.123]

Рис. 2.19. Зависимости радиуса площадки контакта (а) и давления в жидкости ( ) от плотности расположения штампов при п = 1,7 = = 0,00005 и Р = 0,001 для hi = 0,0001 (1), h = 0,001 (2), ft, = О (3) линия 1 построена при hi — 0,0001 и Р = —0,0001 Капиллярная адгезия

Рис. 2.19. Зависимости радиуса <a href="/info/46403">площадки контакта</a> (а) и давления в жидкости ( ) от плотности расположения штампов при п = 1,7 = = 0,00005 и Р = 0,001 для hi = 0,0001 (1), h = 0,001 (2), ft, = О (3) линия 1 построена при hi — 0,0001 и Р = —0,0001 Капиллярная адгезия

Второй механизм осуществляется только в случае капиллярной адгезии и связан с тем, что при заданной толщине плёнки hi с уменьшением расстояния между штампами объём жидкости в мениске вокруг каждого штампа уменьшается. Вследствие этого размер а области контакта увеличивается с уменьшением расстояния А независимо от знака нагрузки Р. [c.125]

Равновесное состояние системы конечных размеров определяется (при пост, объёме) минимумом суммарной свободной энергии, в к-рую вносит вклад как объём, так и П., причём относительный вклад П. изменяется обратно пропорц, размеру объекта. Уменьшение поверхностной свободной энергии, происходящее за счёт тех или иных изменений П. (сокращения её площади, понижения энергии в результате насыщения свободных связей поверхностных атомов и молекул и т. д.), служит движущей силон таких поверхностных явлений, как адсорбция, смачивание, растекание, адгезия и когезия, коагуляция акустическая, образование капель, капиллярные явления и др. Эти явления находят практич. ирименение в разнообразных технологиях. Напр., ис- [c.654]

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]

В случае капиллярной адгезии зависимость AWyj r]yj) качественно напоминает кривую полученную при решении задачи в точной постановке. При этом значение т/ш, начиная с ко- [c.111]

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]

Таким образом, в задаче о капиллярной адгезии по заданным величинам периода I, нагрузки Р, поверхностного натяжения жидкости сг, толпдины плёнки жидкости hi и функции /(г), описываюпдей форму штампа, необходимо определить функции контактных давлений р г) (г а) и упругих смещений u (r) (а < г 6), размеры а и 6 кольцевых областей, занятых менискэг ми жидкости, и абсолютную величину давления в жидкости ро. [c.114]

При численном анализе полученных соотношений введём следующие безразмерные величины контактные давления р = р/Е Е = irEj (1 — 1 )), смещения границы упругого полупространства Uz = UzjL L = (7 1/(2"-1)), нагрузка на один штамп Р = = Р/ (E L ), дополнительное перемещение штампа Da = Da/L радиус области контакта о = afL vi внешний радиус 6 = = 6/L области, в которой действует адгезионное давление. При этом задаваемыми параметрами были число п, определяющее форму штампов, безразмерное расстояние между ними Л = Уз// = Aq/L, а также параметры 7 = 7/ 2E L) и ро = PofE, зависящие от поверхностной энергии и модулей упругости полупространства. В случае капиллярной адгезии величина ро представляет собой безразмерное давление в жидкости и определяется в ходе решения задачи. Параметр 7 в этом случае характеризует поверхностное натяжение жидкости. При этом ещё одним задаваемым параметром является безразмерная толщина плёнки жидкости hi = hi/L. [c.120]

Проведённый анализ взаимодействия упругих тел с учётом их поверхностной энергии или поверхностной энергии плёнок жидкости, покрывающих тела, показал, что зависимость нагрузки от изменения расстояния между телами является неоднозначной в случае адгезии сухих поверхностей при любых значениях определяющих параметров задачи, а в случае капиллярной адгезии -в некотором интервале их изменения. В силу этой неоднознач- [c.127]

Согласно современным представлениям, механизм защитного действия неметаллических покрытий связан как с изолирующим действием, так и с влиянием на электрохимические процессы, протекающие под неметаллической пленкой. Экранирующее действие неметаллических покрытий обусловлено их способностью замедлять диффузию и перенос через покрытие компонентов коррозионно-активной среды к поверхности металла и определяется в значительной степени пористостью покрытий. Проникновение электролита через поры покрытия или через межмо-лекулярные несовершенства пленкообразующего вещества (в процессе теплового движения) происходит под действием капиллярных сил. Осмотическое давление, возникающее вследствие перепада концентрации электролита на поверхности капиллярной пленки, контактирующей с внешней средой, прилегающей к защищаемому металлу, способствует диффузии среды через покрытие. При осмотическом перемещении влаги через пленку давление может быть больше, чем сила адгезии пленки к металлу, в результате чего происходит локальный отрыв пленки от поверхности металла, что приводит к образованию вздутий и пузырей, являющихся первоначальным очагом коррозионного поражения металлической основы. [c.128]

В таких условиях продукты коррозии остаются на металле и при хорошей адгезии замедляют процесс разрушения во времени. Скорчелетти показал, что продукты атмосферной коррозии, возникающие на низколегированных и высокоуглеродистых сталях, обладают большей защитной способностью по сравнению с продуктами коррозии на углеродистых сталях. Объясняется это их меньшей способностью к капиллярной конденсации воды и большим потенциалом в связи с тем, что в состав пленки входят окислы хрома, меди и никеля. [c.13]

По мере уменьшения размера пылинок все большее влияние на их осаждение оказывает сила адгезии, возникающая между пылинкой и каплей при их столкновении. Для пылинок с d порядка 2 мкм сила адгезии [Л. 13], а сила отрыва пылинки от поверхности капли под действием потока / отр —[Л. 6]. Поэтому отношение / ад/ -f oTiJ при малых значенйях d может быть >1 и пылинки при столкновении с каплей будут закрепляться на ее поверхности даже в том случае, когда продолжительность их контакта недостаточна для образования трехфазной границы (мениска), т. е. для проявления капиллярных сил, и они не будут отскакивать при соударении с пылинками, осевшими на поверхности капли. Это косвенно подтверждается опытами Дэвиса, приведенными в работе Н. А. Фукса [Л. 6]. [c.18]

S-МАТРИЦА — то же, что матрица рассеяния. смачивание — процессы, происходящие при взаимодействии жидкости с поверхностью тв. тела или др. жидкости и проявляющиеся в растекании жидкости и формировании площади т. н. адгезионного контакта, возникновении менисков в капиллярных каналах, вытеснении одной жидкости другой, образовании капель жидкости на поверхности или пузырьков в жидкости, в проникновении жидкооти в капиллярно-пористые тела. С.— следствие адгезии жидкости к определённой поверхности. [c.565]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...