Preview

Модель взаимосвязи коэффициентов трения Кулона и Зибеля для пластичных материалов

https://doi.org/10.21122/2227-1031-2025-24-3-225-233

Аннотация

Работа посвящена сравнительному анализу параметров напряженного состояния микровыступов поверхностей контактирующих материалов в области низких контактных давлений, характерных для закона трения Амонтона–Кулона, и в области высоких давлений, характерных для модели пластического трения Зибеля, используемой в теории обработки материалов давлением. Цель статьи – на основе микромеханического моделирования параметров упруго-пластического контактного взаимодействия выступов шероховатости поверхностей с использованием адгезионной теории трения произвести теоретическое обоснование и расчетную оценку взаимосвязи коэффициентов трения Кулона и Зибеля для пластичных материалов. Шероховатости деформируемого поверхностного слоя моделировались сферическими микровыступами. При анализе исходили из того, что деформирование микронеровностей происходит в виде трех последовательных стадий. Вначале материал деформируется упруго, затем в приповерхностном слое зарождается область пластического состояния, окруженная упруго-деформируемым материалом, а на конечной стадии происходит свободное пластическое течение. Принято в первом приближении, что для малых стесненных упруго-пластических деформаций применим закон Гука. В основной части работы на основе предложенной модели микроконтактного взаимодействия определены силовые параметры перехода от стесненного упруго-пластического деформирования микровыступов к свободному пластическому течению с учетом действия контактного трения, по Зибелю, на модельных пятнах касания. В дальнейшем выполнен переход от осредненных контактных давлений и удельных сил трения на единичных пятнах касания к номинальным давлениям и удельным силам трения. Получены аналитическая зависимость, связывающая коэффициенты трения Кулона и Зибеля, а также коэффициент Пуассона подвергаемого пластическому деформированию материала. На примере углеродистых и легированых сталей, а также цветных металлов и сплавов произведена расчетная оценка взаимосвязи коэффициентов трения Кулона и Зибеля для широкого диапазона изменения коэффициента Пуассона. Рассчитанные значения согласуются с имеющимися экспериментальными данными. Результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе, а также в инженерной и научно-исследовательской практике.

Об авторах

В. Г. Барсуков
Гродненский государственный университет имени Янки Купалы
Беларусь

Доктор технических наук, доцент
Гродно, Республика Беларусь



А. И. Веремейчик
Брестский государственный технический университет
Беларусь

Кандидат физико-математических наук, доцент
Брест, Республика Беларусь



Е. А. Евсеева
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Кандидат технических наук, доцент
Минск, Республика Беларусь



Список литературы

1. Оценка работоспособности ПТФЭ-композитов в качестве антифрикционных слоев опорных частей с шаровым сегментом. / А. А. Адамов, И. Э. Келлер, Д. С. Петухов [и др.] // Трение и износ, 2023. Т. 44, № 3. С. 201–211. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2023-44-3-201-211.

2. Мышкин, Н. К. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии / Н. К. Мышкин, М. И. Петроковец. М.: Физматлит, 2007. 368 с.

3. Wagoner, R. H. Fundamentals of Metal Forming / R. H. Wagoner, J.-L. Chenot. NY: John Wiley, 1997. 389 p.

4. Метод определения коэффициента трения при холодной прокатке особо тонких листов / В. А. Томило, С. В. Пилипенко, А. В. Дудан [и др.] // Трение и износ. 2024. Т. 45, № 3. С. 220–226. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2024-45-3-220-226.

5. Худяков, А. Ю. Анализ известных зависимостей и разработка новых уравнений прессования мелкофракционных материалов горно-металлургического комплекса / А. Ю Худяков, С. В. Ващенко // Новые огнеупоры. 2019. № 12. С. 37–46.

6. Isherwood, D. P. Some Observation of die Wall Friction Effects on the Compaction of Polymer / D. P. Isherwood // Powder Technology, 1987. Vol. 48, No 3. Р. 253–262.https://doi.org/10.1016/0032-5910(86)80050-x.

7. Методика экспресс-оценки параметров внутреннего трения в брикетах пресс-материала / В. В. Барсуков, В. Тарасюк, В. М. Шаповалов, Б. Крупич [и др.] // Трение и износ. 2017. Т. 38, № 1. С. 41–48.

8. Kendal, K. Inadequacy of Coulomb`s Friction Law for Particle Assemblies / K. Kendal // Nature. 1986. Vol. 319. Р. 203–205. https://doi.org/10.1038/319203a0.

9. Барсуков, В. Г. Технологическое трение при экструзии композитов / В. Г. Барсуков, А. И. Свириденок. Гродно: ГРГУ, 1998. 201 с.

10. Mróz, Z. Consitutive model of Adhesive and Ploughing Friction in Metal – Forming Processes / Z. Mróz, S. Stupkiewicz // International Journal of Mechanical Sciences. 1998. Vol. 40, № 2–3. P. 281–303. https://doi.org/10.1016/s0020-7403(97)00055-6.

11. Лаптев, А. М. Построение диаграммы для определения коэффициента трения в формуле Леванова по методу осадки кольца / А. М. Лаптев, Я. Ю. Ткаченко, В. И. Жабин // Обработка материалов давлением. 2011. № 3 (28). С. 129–132.

12. Siebel, E. Grundlagen und Begriffe der Bildsamen Formgebung / E. Siebel // Werkstatttechnik und Maschinenbau. 1950. No 40. S. 373–380.

13. Писaренко, Г. С. Справочник по сопротивлению материалов / Г. С. Писaренко, А. П. Яковлев, В. В. Матвеев. Киев: Наукова думка, 1988. 736 с.

14. Bowden, F. P. Friction and Lubrication of Solids / F. P. Bowden, D. Tabor. London: Oxford University Press. 1954. 424 p. https://doi.org/10.1093/oso/9780198 507772.001.0001

15. Свириденок, А. И. Механика дискретного фрикционного контакта / А. И. Свириденок, С. А. Чижик, М. И. Петроковец. Минск: Наука и техника, 1990. 272 с.

16. Крупич, Б. Моделирование микроконтактных взаимодействий при газоабразивном изнашивании сталей с учетом деформационного упрочнения / Б. Крупич, В. Г. Барсуков, А. И. Свириденок // Трение и износ. 2019. Т. 40, № 6. С. 644–653.

17. Johnson, К. L. Contact Mechanics / К. L Johnson. Cambridge: Cambridge University Press, 1985. 414 p. https://doi.org/10.1017/cbo9781139171731.

18. Енохович, А. С. Справочник по физике и технике / А. С. Енохович. М.: Просвещение, 1989. 224 с.

19. Stachowiak, G. W. Engineering Tribology / G. W. Stachowiak, A. W. Batchelor. 4th ed. Elsevier Science: Butterworth-Heinemann, 2016. 884 p.

20. Триботехнические характеристики покрытий на основе бронзы БрА7Н6Ф после оплавления оптоволоконным лазером / О. Г. Девойно, Е. Э. Фельдштейн, А. Я. Григорьев [и др.] // Трение и износ. 2023. Т. 44, № 1. С. 12–19. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2023-44-1-12-19.


Рецензия

Для цитирования:


Барсуков В.Г., Веремейчик А.И., Евсеева Е.А. Модель взаимосвязи коэффициентов трения Кулона и Зибеля для пластичных материалов. НАУКА и ТЕХНИКА. 2025;24(3):225-233. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2025-24-3-225-233

For citation:


Barsukov V.G., Verameichyk A.I., Evseeva E.A. Мodel of the Relationship between the Coulomb and Siebel Friction Coefficients for Plastic Materials. Science & Technique. 2025;24(3):225-233. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2227-1031-2025-24-3-225-233

Просмотров: 1


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)