Academic Centrehttps://doi.org/10.22364/mkm.57.5.08
О. А. Беляк, Т. В. Суворова
Ростовский государственный университет путей сообщений, Ростов-на-Дону, Россия
Прогнозирование механических свойств антифрикционных композитных материалов
Полный текст: PDF (RUS)
На основе математических моделей исследованы физико-механические свойства антифрикционных маслонаполненных композитов с вязкоупругой наномодифицированной матрицей. Для идентификации и прогнозирования механических свойств маслонаполненных композитов использованы модели микромеханики с учетом экспериментальных данных, полученных с помощью наноиндентирования. Для оценки трибологических свойств многофазных сред строятся решения новых контактных задач в квазистатической постановке о движении штампа с плоским основанием по гетерогенному флюидонасыщенному полупространству при учете трения в области контакта. Многофазная гетерогенная среда описывается как в рамках модели Био-Френкеля, так и в рамках концепции эффективной гомогенности. Контактная задача для среды Био с помощью преобразования Фурье сведена к интегральному уравнению 1-го рода с разностным ядром, имеющим логарифмическую особенность. После регуляризации численное решение интегрального уравнения построено методом граничных элементов. Решение краевой задачи для эквивалентной среды реализовано методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS. Представлен сравнительный анализ двух подходов к моделированию микроструктуры гетерогенной среды. Проведено исследование влияния механических свойств композита, его флюидонасыщенности на силу трения, возникающую в области контакта, что имеет важное практическое значение при изучении новых наномодифицированных антифрикционных композитных материалов. С этой целью численные расчеты представлены для маслонаполненного композита с матрицей из фенилона с наноразмерными добавками. Оценено влияние пористости, флюидонасыщенности, коэффициента трения на касательные контактные напряжения.
Ключевые слова: задача контактная, среда пористая флюидонасыщенная
Поступила в редакцию 06.04.2021
Окончательный вариант поступил 05.07.2021
Перевод статьи на английском языке (Springer):
Predicting of the mechanical properties of antifriction composite materials