Закономірності впливу високомодульних наповнювачів на розподіл полів напружень в поверхневих шарах деталей машин, виготовлених з полімерних композитних матеріалів
Loading...
Files
Date
2022
Authors
Аулін, В. В.
Гриньків, А. В.
Лисенко, С. В.
Лівіцький, О. М.
Бабій, А. В.
Aulin, V.
Hrinkiv, A.
Lysenko, S.
Livitskyi, O.
Babii, А.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ЦНТУ
Abstract
В даній роботі на основі комп'ютерного моделювання контактної взаємодії спряжень зразків (деталей), навантажених тертям, виявлено основні зміни розподілу полів напружень в контактних областях гомогенних і гетерогенних (композитних) полімерних матеріалів. Поля напруження досліджували як в статичних, так і динамічних умовах навантаження. Увага була зосереджена на виявлення областей з максимальним тангенціальним напруження , їх конфігурації та глибини залягання. При цьому була використана теорія N.P. Suh, яка стосується зародження руйнуючих процесів в матеріалах зразків і деталей, ініційована наявністю зон дії максимальних тангенціальних напружень на певній глибині поверхневого шару.
Запропоновано критерій, що відповідає оптимальному об'ємному вмісту високомодульному наповнювача, який дорівнює відношенню усереднених відстань між центрами сусідніх частинок наповнювача і їх розміру. Наведені відповідні оцінки цього критерію. In this paper, based on computer simulation of contact interaction of conjugations of samples (parts) loaded with friction, the main changes in the distribution of stress fields in the contact regions of homogeneous and heterogeneous (composite) polymeric materials are revealed. Stress fields were investigated under both static and dynamic load conditions. The focus was on identifying areas with maximum tangential stresses , their configuration and depth. The theory of N.P. Suh, which concerns the origin of destructive processes in the materials of samples and parts, is initiated by the presence of zones of maximum tangential stresses at a certain depth of the surface layer.
In the homogeneous polymeric material, four stress regions are detected: in the contact region ; the contact area ; in the field of aggregate contacts ; in the area between the aggregate contacts . It is shown that in the relative motion of the conjugations of the samples (parts) the depth of the local areas and , where reaches the highest value and these areas remain in place, and areas and are mixed in operation closer to the surface. The change of configurations of these areas in the process of relative motion of conjugations of samples (details) is also revealed.
In the heterogeneous (composite) polymeric material with high-modulus fillers, three local areas were identified: in the filler ; between the fillers ; under the filler . It is determined that the contact load in the polymer composite material is transmitted through high-modulus fillers and is determined by their geometry and relative position. Significant danger is posed by cases when areas and are located at the same level from the surface of the sample (part), which can cause chipping of the filler. It is shown that the most effective is the operation of the part when the area is located deeper than . A criterion corresponding to the optimal volume content of high modulus filler, which is equal to the ratio of the average distance between centers of adjacent filler particles and their size. Relevant estimates of this criterion are given.
Description
Keywords
полімерні композитні матеріали, високомодульний наповнювач, синергетична концепція, трибоспряження, дотичні напруження, polymer composite materials, synergetic concept, tribocouples, tangential stresses
Citation
Закономірності впливу високомодульних наповнювачів на розподіл полів напружень в поверхневих шарах деталей машин, виготовлених з полімерних композитних матеріалів / В. В. Аулін, А. В. Гриньків, С. В. Лисенко [та ін.] // Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки : зб. наук. пр. - Кропивницький : ЦНТУ, 2022. - Вип. 5(36). - Ч. 1. - С. 55-70.