Скользящий контакт шероховатых упругих тел с учетом их адгезии

Abstract

Рассматривается скользящий адгезионный контакт шероховатых упругих тел. Шероховатость моделируется нелинейным слоем Винклера Фусса. Механические свойства слоя определяются статистическими теориями адгезионного контакта между номинально плоскими шероховатыми поверхностями. Для описания контакта отдельных неровностей могут быть использованы разные теории контакта, охватывающие весь спектр механических свойств контактирующих материалов. Шероховатый слой оказывает сопротивление сжимающим и растягивающим (в случае адгезии) контактным напряжениям. Контакт тел описывается нелинейными граничными интегральными уравнениями с немонотонными операторами, решения которых определяют: деформацию шероховатого слоя, номинальные контактные напряжения (нормальные и сдвиговые), номинальные области контакта, а также силу трения и нелинейную зависимость ее от нормальной силы сжатия или отрыва. Результаты позволяют оценить вклад адгезии в контактные характеристики при скольжении.

Розглядається ковзний адгезiйний контакт шершавих пружних тiл. Шершавiсть моделюється нелiнiйним шаром Вiнклера–Фуса. Механiчнi властивостi шару визначаються статистичними теорiями адгезiйного контакту мiж номiнально пласкими шершавими поверхнями. Для опису контакту окремих нерiвностей можуть використовуватися рiзнi теорiї контакту, якi охоплюють весь спектр механiчних властивостей матерiалiв, що контактують. Шершавий шар здiйснює опiр стискаючим i розтягуючим (у випадку адгезiї) контактним напруженням. Контакт тiл описується нелiнiйними граничними iнтегральними рiвняннями з немонотонними операторами, розв’язки яких визначають деформацiю шершавого шару, номiнальнi контактнi напруження (нормальнi i зсувнi), номiнальнi областi контакту, а також силу тертя i нелiнiйну залежнiсть її вiд нормальної сили стиску або вiдриву. Результати дозволяють оцiнити внесок адгезiї в контактнi характеристики при ковзаннi.

A sliding adhesive contact between rough elastic bodies is investigated. Roughness is simulated by a Winkler–Fuss nonlinear elastic layer. Mechanical properties of the layer are determined by statistical theories of adhesive contact between nominally flat rough surfaces. The contact of asperities can be described by different theories that include all mechanical properties of contacting materials. The rough layer can resist to compressive and tensile (in the case of adhesion) contact stresses. The sliding contact of solids is described by the nonlinear boundary integral equations with non-monotonic operators, solutions of which determine a deformation of the rough layer, nominal contact stresses (normal and shear), nominal contact region, friction force, and its nonlinear dependence on the normal force. The results allow us to evaluate the adhesion contribution to sliding contact characteristics.