Моделирование влияния эффекта шероховатости на характеристики нормального контакта деформируемых твердых тел

Несмотря на кажущуюся гладкость, поверхности реальных тел имеют микрорельеф, что приводит к несплошности контакта и большим различиям между фактическими и номинальными (осредненными) характеристиками контакта. Фактические характеристики, включая контактные и внутренние напряжения вблизи пятен контакта, имеют большую практическую значимость, в частности, для анализа процессов трения, износа и подповерхностного разрушения. Для определения значений фактических характеристик необходимо знать и значения номинальных, которые также зависят от поверхностного микрорельефа. Следовательно, определение номинальных характеристик должно быть максимально точным и учитывать не только макроформы тел и их механические свойства, но и микрогеометрию их поверхности.

В настоящее время для решения такого рода задач всё чаще используются численные методы и компьютерное моделирование. Однако, несмотря на их большой потенциал, разработка аналитических методов актуальна, так как они позволяют не только оценить влияние поверхностной микрогеометрии тел, но и разработать методы управления процессами контактного взаимодействия за счет выбора соответствующих параметров микрорельефа. В лаборатории трибологии ИПМех РАН в рамках госзадания разработан двухмасштабный аналитический подход к исследованию нормального контакта деформируемых тел с учетом их поверхностного микрорельефа. На микромасштабе этот подход позволяет изучить фактическое распределение контактных и внутренних напряжений, а также реальную площадь контакта с учетом взаимного влияния неровностей, а на макромасштабе – уточнить значения номинальных характеристик. Преимущество подхода продемонстрировано на примере решения ряда контактных задач о внедрении шероховатых тел различной макроформы в однородные деформируемые основания и основания с покрытиями.

Статья с результатами опубликована в высокорейтинговом журнале Friction (уровень Белого списка 1, WoS Q1, WoS IF 6.3, SJR Q1): https://doi.org/10.26599/frict.2025.9441005

https://ipmnet.ru/labs/tribo/results/RoughnessEffect

#результаты