Деформационное поведение антифрикционных полимеров
Автор: Анна Александровна Каменских
Организация: ФГБОУ ВО Пермский национальный исследовательский политехнический университет
В настоящее время существует большой выбор антифрикционных полимерных материалов российского и зарубежного производства, пригодных в той или иной степени для работы в условиях контактного деформирования в качестве антифрикционных покрытий и прослоек: композиционные материалы на основе фторопласта с различными нанонаполнителями, модифицированный фторопласт, сверхвысокомолекулярные полиэтилены и др. Контактные узлы с антифрикционными покрытиями и прослойками применяются во многих сферах, к таким конструкциям предъявляются повышенные требования относительно прочности, надежности и долговечности, а оптимизация выбора материалов антифрикционного слоя позволит повысить ресурс работы конструкции.
Для эффективного использования антифрикционных полимеров требуется анализ физико-механических, фрикционных, усталостных и эксплуатационных свойств материалов. На базе ПФИЦ УрО РАН д.ф.-м.н. Адамовым А.А. выполнена серия натурных экспериментов, направленная на определение свойств антифрикционных материалов, необходимых для построения математических моделей их поведения.На примере сферической опорной части (рис. 1) с разной геометрией нижней плиты исследовано влияния свойств материалов тонкого антифрикционного слоя на параметры зоны контакта в частности и деформационное поведение конструкции в целом. Реализована трехмерная задача контакта плит опорной части через антифрикционную прослойку с учетом фрикционных свойств материалов, модель включает три контактные поверхности с заранее не известной площадкой контакта и заранее не известным распределением зон контактных состояний [1, 2].
В рамках серии численных экспериментов установлены: зависисмость распределения зон контактных состояний от уровня и вида нагрузки, распределение контактных давления и касательного напряжения для всех вариантов нагружения. При анализе результатов установлено резкое падение контактных напряжений у края прослойки (до 10% общей площади) при действии только вертикальных нагрузок. Зарегистрирована тенденция подъема контактного узла по боковой поверхности опорной части при росте горизонтальных усилий, действующих на конструкцию, что сопровождается негативными эффектами: уменьшением площади полного контактного сцепления поверхностей, ростом площадей скольжения и отлипания, увеличением (до 1,6 раза) максимальных уровней контактного давления.
