DOI 10.24411/1683-805X-2018-16010

 

УДК 539.3

 

В работе представлены результаты моделирования изнашивания эластомеров по механизму контактной усталости. С этой целью построено решение контактной задачи о скольжении системы неровностей по вязкоупругому полупространству. Механические свойства вязкоупругого полупространства описываются соотношениями между напряжениями и деформациями, которые задаются интегральным оператором Вольтерра. Решение контактной задачи осуществляется методом граничных элементов с использованием итерационной процедуры. Проведен анализ напряженного состояния в приповерхностных слоях вязкоупругого материала. Расчет функции поврежденности поверхностного слоя выполнен с использованием критерия приведенных напряжений, параметры которого определены на основе экспериментальных данных. В предположении возможности суммирования накопленных повреждений изучен процесс изнашивания, представляющий собой в рамках исследуемой модели фрикционного взаимодействия отслаивание поверхностных слоев материала конечной толщины в дискретные моменты времени и непрерывное разрушение поверхности по усталостному механизму. Проведенный модельный расчет процесса накопления контактно-усталостных повреждений показал, что время до наступления первого разрушения полупространства (инкубационный период) зависит от скорости скольжения и вязкоупругих свойств материала. На основании анализа зависимости скорости изнашивания от входных параметров задачи установлен характер влияния скорости скольжения на время зарождения усталостных повреждений и интенсивность изнашивания в режиме приработки и установившемся режиме для материалов, различающихся реологическими свойствами. Модельные расчеты показали, что скорость изнашивания поверхностных слоев материала после инкубационного периода плавно растет, а затем стабилизируется. Наличие установившейся скорости изнашивания хорошо согласуется с экспериментальными данными. Разработанный метод исследования накопления усталостных повреждений в поверхностных слоях вязкоупругих материалов в условиях фрикционного взаимодействия может быть использован на макроуровне для определения места вероятного зарождения трещины.Ключевые слова: контактная усталость, накопление поврежденности, изнашивание, вязкоупругость

И.Г. Горячева, Ф.И. Степанов, Е.В. Торская  Моделирование усталостного изнашивания эластомеров // Физ. мезомех. - 2018. - Т. 21. - № 6. - С. 66-74