Нестационарный износ двухслойного покрытия с учётом тепловыделения от трения - Зеленцов, Владимир Борисович; Митрин, Борис Игоревич; Кузнецова, Татьяна Анатольевна; Лапицкая, Василина Александровна (Вычислительная механика сплошных сред, 2020)
Применение двухслойных покрытий является одним из распространённых путей повышения работоспособности высоконагруженных узлов трения. Проектирование двухслойных покрытий и прогнозирование их эффективности в условиях сухого трения скольжения требуют разработки математических моделей скользящего контакта, учитывающих износ и разогрев вследствие трения. Для этого в статье рассматривается нестационарная квазистатическая контактная задача несвязанной термоупругости в случае скольжения с постоянной скоростью жёсткого штампа, имеющего вид полуплоскости, по поверхности двухслойного упругого покрытия, сцепленного по нижней грани с плоской недеформируемой подложкой. Во время процесса жёсткий штамп не только скользит по поверхности термоупругого покрытия, но и внедряется в него по нормали. Трение штампа о покрытие описывается законом Амонтона-Кулона. Возникающий тепловой поток от трения направлен вглубь покрытия. Фрикционный скользящий контакт приводит к изнашиванию двухслойного покрытия. Решение поставленной задачи осуществляется с помощью интегрального преобразования Лапласа, а найденные основные характеристики каждого слоя - смещения, температура, напряжения - представляются в виде контурных квадратур мероморфных функций. После анализа свойств полюсов подынтегральных функций в комплексной плоскости интегрирования, определения областей термоупругой неустойчивости в пространстве параметров задачи вычисляются контурные квадратуры. Изучено влияние параметров задачи на основные характеристики скользящего контакта - температуру, износ, напряжения. В качестве примера рассмотрено изнашивание двухслойного покрытия, верхний слой которого состоит из нитрида титана, а нижний - из титана (TiN/Ti). Численные результаты показывают, что за счёт подбора толщин слоёв можно добиться улучшения износостойкости и уменьшения контактной температуры покрытия.