Теория пластического контакта

В процессе трения, как известно, важна специфика образования и разрушения фрикционных связей. Образование фрикционных связей характерно в основном для сухого трения, однако в той или иной мере оно реализуется и при гранич.ной смазке в условиях неоднородности микрорельефа поверхности и неравномерности распределения нагрузки на фактической площади контакта. Согласно теории И. В. Крагельского [255], различают пять видов фрикционных связей упругое оттеснение (деформация) материала, пластическое оттеснение (деформация) материала, микрорезание, адгезионное нарушение фрикционных связей, когезионный отрыв. Упругое оттеснение материала наблюдается в случае, когда действующая нагрузка не приводит к возникновению в зоне контакта напряжений, превышающих предел текучести. В этом случае такой важный трибологический параметр, как износ, возможен лишь в результате фрикционной усталости. Пластическое оттеснение происходит при контактных напряжениях, превышающих предел текучести (при этом износ определяется малоцикловой фрикционной усталостью). Мпкрорезание наблюдается при - напряжениях или деформациях, достигающих разрушающих значений (разрушение происходит при первых же актах взаимодействия). Адгезионное нарушение фрикционной связи непоередственно не приводит к разрушениям, но вносит определенный вклад в величину напряжений, действующих на контакт. Когезионный отрыв возникает в случае, если прочность фрикционной связи выше прочности нижележащего материала. [c.240]

Между чисто механической теорией трения, связывающей сопротивление тангенциальному перемещению с зацеплением шероховатостей, и молекулярной теорией, по которой трение обусловлено взаимодействием атомов сближенных поверхностей (адгезией), существуют определенные противоречия. Они в значительной степени устраняются представлениями Крагельского о двойственной молекулярно-механической природе трения, согласно которой вследствие дискретности контакта на фактических малых площадях соприкосновения развиваются высокие давления, приводящие к сближению и взаимному внедрению контактирующих участков. При тангенциальном смещении происходят деформация и механические потери или даже разрушение микровыступов на срез. С одной стороны, это связано с механическим разрушением внедрившихся выступов, которые или срезаются, или оттесняются (упруго или пластически). С другой стороны, кроме преодоления механического сопротивления, связанного с перемещением выступа, необходимо преодолеть также и силы молекулярного взаимодействия между тесно сближенными элементами поверхностей. В настоящее время установлено, что на трение твердых тел влияют все свойства поверхностных слоев и любые их изменения, которые зачастую трудно контролируемы. [c.356]

При анализе существующих теорий трения выясняется большая роль фактической площади касания фрикционных пар, поэтому определение силы трения связано с величиной ФПК [Аг), которая по адгезионной теории в условиях пластического контакта определяется выражением [c.225]

Согласно молекулярно-механической теории трения, ФПК определяется с учетом возможного характера контакта металлов— упругого, пластического, пластического с упрочнением и упруго-пластического. Однако реальный контакт трущихся тел не является ни идеально упругим, ни идеально пластическим. Несмотря на это И. В. Крагельскйй и его ученики предложили ряд аналитических зависимостей, нашедших применение в инженерных расчетах [239]. При разработке теории расчета износа материалов в зоне фрикционных контактов им учтен ряд следующих особенностей контактного взаимодействия твердых тел при трении. [c.226]

ТЕОРИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО КОНТАКТА В ПРИМЕНЕНИИ К ДУБЛИРОВАНИЮ РЕЗИНЫ И РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ [c.100]

По механической теории частицы вследствие эластической, пластической и хрупкой деформации увеличивают взаимную поверхность контактов, что приводит к увеличению прочности. По этой теории, в результате приложенного давления, частицы сдвигаются, скользят относительно друг друга, что приводит к взаимным переплетениям, зацеплениям при этом энергия давления распределяется на три составляющих энергию деформации, нагрева и адсорбции. Эта теория не дает [c.569]

Математическое моделирование акустической эмиссии на основе теории марковских процессов [46] позволяет описать наблюдающиеся закономерности изменения интенсивности АЭ со временем, в частности их немонотонный характер. Пуассоновский поток АЭ-событий рассматривался как частный случай марковского процесса, порожденного рождением и гибелью структурных эле -ментов материала в объеме или на поверхности твердого тела (дислокации, двойника, пятна контакта поверхностей при их взаимном трении и других). При определенных значениях параметров рассмотренной модели расчетные зависимости изменения скорости счета со временем соответствуют наблюдаемым при пластическом деформировании материалов, в процессе приработки поверхностей трения, при некоторых видах коррозии. В частности объяснено появление максимума на зависимости N(t), наблюдавшегося во многих случаях после начала процесса или скачкообразного изменения его интенсивности. [c.184]

С появлением полимерных материалов вопросы, связанные с их трением по твердым поверхностям, рассматривались с точки зрения полученных ранее результатов исследования трения металлов. Так, в работах [1—3] утверждалось, что в зоне контакта полимера с металлом наблюдается пластическая деформация полимера и образуются адгезионные мостики схватывания (по аналогии с такими же мостиками для металлов), процесс же трения связан с разрушением и восстановлением мостиков схватывания. Считалось, кроме того, что природа трения покоя металлов и полимеров одинакова [4—8]. Можно привести и другие примеры того, как идеи и методология исследования трения твердых тел (металлов) использовались для объяснения процесса трения полимеров. К трению полимеров действительно применимы, как будет показано ниже, некоторые важные закономерности, полученные в области трения металлов, несмотря на то, что по физико-механическим свойствам металлы и полимеры существенно различны. Необходимо поэтому кратко рассмотреть основные положения теории трения пластических твердых тел (металлов). [c.34]

Бабичев [15] экспериментально показал, что для широкого класса полимеров относительная износостойкость пропорциональна твердости. В рассматриваемой усталостной теории износа разрушение материала происходит в результате неоднократного деформирования объема материала как при пластическом, так и при упругом контакте. Рассмотрим более подробно исходное выражение (6.6). Если в него подставить значение д = Qln (п — число воздействий на деформируемый объем материала), то получим [c.160]

В работах [ЗЗ, 123— 125, с. 100] применительно к системам вулканизат — сырая резина предложена теория пластического контакта. Согласно этой теории развитие поверхности контакта можно разделить на два этапа. При соприкосновении поверхностей площадь контакта вначале мала, и ее дальнейшее увеличение определяется реологическими свойствами контактирующих материалов и продолжительностью действия нагрузки. Если принять, что выступы поверхности вулканизата не деформируются, процесс развития пластического контакта между вулкапизатом и невулкапизованной резиновой смесью можно рассматривать как погружение этих выступов под действием нагрузки в вязкоупругую среду невулканизованного слоя [33]. В этом случае можно установить связь между сопротивлением отрыву, величиной и продолжительностью действия нагрузки, вязкоупругими характеристиками резины и геометрическими параметрами поверхности [33, 125, с. 100] [c.124]

При деформации сыпучего тела от действия собственного веса или внешней нагрузки его объемная усадка будет похожа на пластическое течение, наблюдаемое в твердых телах. В этом случае равновесие в точках контакта частиц нарушается тогда, когда силы сдвига достигают предельного значения, т. е. когда достаточно малейшего силового воздействия для возникновения перемещений. Теория предельного равновесия служит необходимым элерлентом при расчетах устойчивости откосов, грунтовых оснований п т. п. [36]. [c.28]

Согласно теории Боудена и Тейбора, сила трения двух твердых поверхностей обусловлена срезом мостиков сварки, образовавшихся в вершинах неровностей в результате сильной адгезии. При малых нагрузках, когда фактическое нормальное давление рф меньше предела их текучести при сжатии, происходит упругая деформация. Так как площадь фактического контакта мала, уже при весьма малых нагрузках в большинстве пятен контакта достигается предел текучести. В этих и во вновь образованных пятнах, где фактическое нормальное давление превысит предел текучести, при дальнейшем увеличении нагрузки будет происходить пластическое сжатие. При этом рф уже не превышает предела текучести о (т. е. рф<а). [c.361]

Количественная интерпретация результатов измерений динамической твердости основывается на анализе яблений, сопровождающих процесс удара индентора по образцу. Протекание этих явлений зависит как от формы и физических свойств со ударяемых тел, так и от относительной скорости соударения. Решение динамической упруго-пластической задачи при переменной площади контакта и изменении пластических свойств за время удара чрезвычайно сложно. Тем не менее некоторые упрощенные теории дают возможность количественного описания процессов соударения тел правильной геометрической формы. [c.206]

П. А. Земятченский вывел, по существу, те же теории пластичности. Старк рассматривал сцепление влажных глин как чисто физический эффект скелет твердых глинистых частиц предполагался заполненным водой, возможно, с некоторым количеством включенного инертного материала. Смесь будет пластически обрабатываемой в том случае, если существуют силы сцепления между очень м1алыми частицами глинистого минерала и водой и если мениски жидкости сильно изогнуты. На поверхностях контакта с частицами жидкость смеси нахо- [c.314]

Наиболее полно сущность трения металлов объясняется адгезионной теорией трения или теорией холодного сваривания, которая хотя и была впервые предложена Томлинсоном и Холмом , наиболее полно и последовательно развита в работах Боудена и Тейбора с сотрудниками . В этой теории проводится строгое разграничение между действительной (фактической) и кажущейся (номинальной) площадью касания. Средняя высота шероховатостей или выступов даже на идеально отполированных металлических поверхностях по сравнению с атомными размерами очень велика. Поэтому, когда два металла прижаты друг к другу, истинный, или фактический, контакт между ними осуществляется лишь по вершинам ш еро-ховатостей, которые подвергаются пластической деформации до тех пор, пока общая реальная площадь касания не станет достаточной для уравновешивания приложенной нагрузки. Общая площадь поверхности, по которой осуществляется фактическое касание между металлами, образуется совокупностью небольших площадок контактов. Она много меньше номинальной, геометрической, площади соприкасающихся поверхностей и не зависит от их величины. Это и обусловило то, что измеряе.мая величина силы трения не зависит от номинальной площади касания. [c.309]

Согласно простейшей адгезионной теории трения, предложенной Боуденом, как было показано ранее, коэффициент трения определяется отношением з/р. Если металл заметно не упрочняется, то сдвиговая прочность з в поверхности контакта грубо равна критическому напряжению сдвига т данного металла. Давление р, при котором наблюдается пластическое течение, в общем случае, как было установлено Тейбором [16], равно примерно 5т. Таким образом / 0,2. В экспериментах же на воздухе для большинства металлов / = 1. Куртни-Пра и Айзнер [17] установили причину расхождения данных. Они показали, что при трении полусферы по плоской поверхности, действие тангенциальной силы вызывает увеличение размера соединения до начала скольжения, так что фактическая площадь контакта может увеличиваться в три или четыре раза. Боуден и Тейбор [18] объяснили этот эффект на основании теории пластичности. Так как пластическое течение узла обусловлено совокупностью эффектов, вызванных нормальными р и тангенциальными напряжениями, то критерий пластического течения может быть записан в следующем виде [c.10]

Из наблюдения за поведением угля при коксовании Сапожников приходит к выводу, что у углей различных типов процесс спекания идет разными путями. Жирные, малоусадочные угли действительно при нагревании дают однородную жидкую массу с высокой степенью дисперсности твердой фазы. Возможно, говорит Сапожников, что в этом случае процесс спекания соответствует теории плавления с растворением одних частей угля и диспергированием других в полученном растворе. Но и в случае жирных углей частицы дюрена полностью не растворяются в витрене. Другие угли, например газовые, спекаются по схеме теории цементации. Однако основная масса коксующихся углей спекается путем склеивания размягченных в пластическом периоде угольных зерен по поверхностям соприкосновения, причем этому склеиванию способствует давление распирания, действующее изнутри угольных зерен и приводящее к более тесному контакту их между собой. По Сапожникову, вся эта масса углей не охватывается ни теорией цементации, так как при спекании таких углей их зерна не представляют собой твердых частичек и на поверхности их не образуется жидкости в количествах, достаточных для цементации, ни теорией плавления (с последующим растворением или диспергированием), так как при коксовании эти угли не проходят стадии образования однородной жидкой массы . [c.412]

Рассмотренный механизм поверхностной деформации отличается от механизма, предложенного в работах Боудена и Тейбора. Последние исходили из того, что контакты и пластическая деформация ограничиваются несколькими точками в местах соприкосновения неровностей. Исходя из теории дислокаций, можно интерпретировать этот пример по-другому чем меньше трение, тем более упругий характер носит деформация и тем меньше концентрация дислокаций чем больше трение, тем более пластичный характер косит деформация и техМ выше концентрация дислокаций. Практически при прокатке и волочении у рабочей кромки инструмента накапливается металл. Эта пластическая волна металла как бы набухает перед валками или фильерой, достигает определенных размеров и затем остается постоянной в результате непрерывного ухода металла из нее. [c.162]

При затекании ажезива вследствие возможной ориентации молекул при течении вязкость возрастает. Соотношение между скоростью смачивания и временем релаксации определяет структуру образовавшегося адгезионного соединения, что не может быть предсказано с использованием термодинамической теории, в которой не учитываются неравновесные свойства систем. Так, если вязкость адгезива высока или резко повышается в процессе смачивания, возможно появление дефектов из-за неполного смачивания. Предельное упрочнение адгезионного соединения достигается при максимальном заполнении микродефектов на поверхности подложки. Высокая вязкость адгезива, особенности топографии поверхности, недостаточная продолжительность пребывания адгезива в вязкотекучем или пластическом состоянии при формировании контакта обусловливают возникновение пор и пустот в адгезионном соединении. В результате не только уменьшается площадь фактического контакта с адгезивом, но и возникают потенциальные очаги разрушения адгезионной связи. [c.70]

Существававшая раньше ошибочная точка зрения на стри-роду контакта заключалась в том, что микровыступы деформируются пластически и все точки соприкосновения испытывают одинаковое напряжение, равное по величине твердости материалов. Подобное упрощенное представление приводит к утверждению необратимости деформирования микровыступов. Современная теория отвергает эти гипотезы как неправильные. Доказано, что с ростом нагрузки увеличиваются общее количество и площадь контакта пятен. Однако размер отдельного пятна растет лишь в области небольших нагрузок. С последующим возрастанием давления увеличение контактной площади происходит за счет увеличения общего количества пятен, при сохранении их размера почти неизменным. В этих условиях почти все пятна находятся под различным напряжением. Контактирование твердых тел имеет упруго-пластический характер, так как при снятии нагрузки большая доля (30—70%) контактных пятен исчезает за счет упругости микровыступов. [c.53]

Зависимость силы трения от продолжительности контакта представляет значительный принципиальный интерес. На существование этой зависимости впервые обратил внимание И. В. Крагельский [13], построивший совместно с А. Ю. Ишлинским, на основе этой зависимости, теорию скачков при трении [14]. Объяснение зависимости И. В. Крагельский видит в следующем Возрастание силы трения во времени обусловлено тем, что под влиянием высоких удельных давлений, развивающихся в точках контакта, наблюдается взаимное внедрение материала, имеющее упруго-пластический характер . [c.167]

Изнашивание не может быть изучено в отрыве от явлений трения, так как трение и изнашивание — процессы всегда сопряженные и взаимосвязанные. Большинство исследователей разрабатывает вопросы взаимодействия на участках контакта тел в связи с представлениями физики твердого тела. На этой основе изучаются явления сдвига и среза участк,ов микроконтактов, пропахивание и оттеснение материала с образованием пластической волны, схватывание с последующими разрывами сварочных мостиков, пластическое намазывание металла при трении и т. д. Наиболее достоверными следует считать теории трения, в которых должное место отводится молекулярным воздействиям. Современное учение о сухом трении во многом обязано исследованиям лабораторий Б. В. Дерягина, И. В. Крагельского и Боудена. [c.26]

Усталостная теория износа, разработанная И. В.-Крагельским [32], получила широкое признание в ряде отечественных научно-исследовательских учреждений и за рубежом. Согласно этой теории, следует различать упругий и упруго-пласткческий контакты и в зависимости от величины адгезии и взаимного внедрения три основных вида износа при микрорезании, при пластическом оттеснении и при упругом деформировании на микроучастках фактического касания. В первом случае разрушение происходит в резуль- [c.26]