Вплив тангенціального зсуву на силу адгезії між градієнтними матеріалами
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe65.3.205Ключові слова:
адгезiя, трибологiя, чисельне моделювання, метод редукцiї розмiрностiАнотація
Дослiджується вплив тангенцiального змiщення на мiцнiсть адгезiйного контакту для градiєнтних матерiалiв iз рiзним ступенем градiєнтностi. Розглядаються умови контрольованої сили i контрольованого змiщення. Для всього дiапазону параметра градiєнтностi, для якого справедливий критерiй вiдриву, розраховане спiввiдношення мiж критичними нормальною i тангенцiальною компонентами сили, за яких вiдбувається руйнування контакту. Знайдено оптимальнi параметри, при яких мiцнiсть адгезiйного контакту набуває максимальних значень. Окремо розглянуто випадок, у якому контакт руйнується лише за рахунок тангенцiального змiщення, коли нормальна сила набуває нульового значення.
Посилання
Functionally Graded Materials: Design, Processing and Applications. Edited by Y. Miyamoto, W.A. Kaysser, B.H. Rabin, A. Kawasaki, R.G. Ford (Springer, 1999) [ISBN: 978-1-4615-5301-4].
A. Gupta, T. Mohammad. Recent development in modeling and analysis of functionally graded materials and structures. Prog. Aerosp. Sci. 79, 1 (2015). https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2015.07.001
I. Argatov, A. Iantchenko. Rayleigh surface waves in functionally graded materials - long-wave limit. Q. J. Mech. Appl. Math. 72, 197 (2019). https://doi.org/10.1093/qjmam/hbz002
F. Jin, X. Guo, W. Zhang. A unified treatment of axisymmetric adhesive contact on a powerlaw graded elastic half-space. J. Appl. Mech. 80, 061024 (2013). https://doi.org/10.1115/1.4023980
J. Aboudi, M.-J. Pindera, S.M. Arnold. Higher-order theory for functionally graded materials. Compos. Part B Eng. 30, 777 (1999). https://doi.org/10.1016/S1359-8368(99)00053-0
M. Hill, R. Carpenter, G. Paulino, Z. Munir, J. Gibeling. Fracture testing of a layered functionally graded material. In Fracture Resistance Testing of Monolithic and Composite Brittle Materials, edited by J. Salem, G. Quinn, M. Jenkins (ASTM International, 2002), p. 169. https://doi.org/10.1520/STP10478S
C.-E. Rousseau, V.B. Chalivendra, H.V. Tippur, A. Shukla. Experimental fracture mechanics of functionally graded materials: An overview of optical investigations. Exp. Mech. 7, 845 (2010). https://doi.org/10.1007/s11340-010-9381-z
V.L. Popov, R. Pohrt, Q. Li. Strength of adhesive contacts: Influence of contact geometry and material gradients. Friction 5, 308 (2017). https://doi.org/10.1007/s40544-017-0177-3
E. Martinez-Paneda, R. Gallego. Numerical analysis of quasi-static fracture in functionally graded materials. Int. J. Mech. Mater. Des. 11, 405 (2015). https://doi.org/10.1007/s10999-014-9265-y
Q. Li, V.L. Popov. Boundary element method for normal non-adhesive and adhesive contacts of power-law graded elastic materials. Comp. Mech. 61, 319 (2017). https://doi.org/10.1007/s00466-017-1461-9
Q. Li, R. Pohrt, I.A. Lyashenko, V.L. Popov. Boundary element method for nonadhesive and adhesive contacts of a coated elastic half-space. Proc. Inst. Mech. Eng. J. 234, 73 (2019). https://doi.org/10.1177/1350650119854250
V.L. Popov, M. Hess. Method of dimensionality reduction in contact mechanics and friction: a user's handbook. I. Axially-symmetric contacts. FU Mech. Eng. 12, 1 (2014).
M. Hess, V.L. Popov. Method of dimensionality reduction in contact mechanics and friction: a user's handbook. II. Power-law graded materials. FU Mech. Eng. 14, 251 (2016). https://doi.org/10.22190/FUME1603251H
M. Hess. A simple method for solving adhesive and non-adhesive axisymmetric contact problems of elastically graded materials. Int. J. Eng. Sci. 104, 20 (2014). https://doi.org/10.1016/j.ijengsci.2016.04.009
E. Willert, A.I. Dmitriev, S.G. Psakhie, V.L. Popov. Effect of elastic grading on fretting wear. Sci. Rep. 9, 7791 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-44269-1
I. Argatov. From Winkler's foundation to Popov's foundation. FU Mech. Eng. 17, 181 (2019). https://doi.org/10.22190/FUME190330024A
V.L. Popov, I.A. Lyashenko, A.E. Filippov. Influence of tangential displacement on the adhesion strength of a contact between a parabolic profile and an elastic half-space. Roy. Soc. Open Sci. 4, 161010 (2017). https://doi.org/10.1098/rsos.161010
K.L. Johnson, K. Kendall, A.D. Roberts. Surface energy and the contact of elastic solids. Proc. R. Soc. Lond. A 324, 301 (1971). https://doi.org/10.1098/rspa.1971.0141
I.A. Lyashenko, E. Willert, V.L. Popov. Adhesive impact of an elastic sphere with an elastic half space: Numerical analysis based on the method of dimensionality reduction. Mech. Mat. 92, 155 (2016). https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2015.09.009
K.L. Johnson. Adhesion and friction between a smooth elastic spherical asperity and a plane surface. Proc. R. Soc. Lond. A 453, 163 (1997). https://doi.org/10.1098/rspa.1997.0010
I.A. Lyashenko. Tangential displacement influence on the critical normal force of adhesive contact breakage in biological systems. FU Mech. Eng. 14, 313 (2016). https://doi.org/10.22190/FUME1603313L
J.W. Hutchinson, Z. Suo. Mixed mode cracking in layered materials. Adv. Appl. Mech. 29, 63 (1991). https://doi.org/10.1016/S0065-2156(08)70164-9
E. Willert. Dugdale-Maugis adhesive normal contact of axisymmetric power-law graded elastic bodies. FU Mech. Eng. 16, 9 (2018). https://doi.org/10.22190/FUME171121003W
W. Deng, H. Kesari. Depth-dependent hysteresis in adhesive elastic contacts at large surface roughness. Sci. Rep. 9, 1639 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-018-38212-z
B.N.J. Persson. Adhesion between an elastic body and a randomly rough hard surface. Eur. Phys. J. E 8, 385 (2002). https://doi.org/10.1140/epje/i2002-10025-1
Z. Liu, H. Lu, Y. Zheng, D. Tao, Y. Meng, Y. Tian. Transient adhesion in a non-fully detached contact. Sci. Rep. 8, 6147 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-24587-6
M. Scaraggi, D. Comingio. Rough contact mechanics for viscoelastic graded materials: The role of small-scale wave-lengths on rubber friction. Int. J. Solids Struct. 125, 276 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2017.06.008
L.D. Landau, E.M. Lifshitz. Theory of Elasticity (Pergamon Press, 1970) [ISBN: 9780080064659].
D.L. Holl. Stress transmission in earths. Highway Res. Board Proc. 20, 709 (1940).
F.M. Borodich, B.A. Galanov, Y.I. Prostov, M.M. Suarez-Alvarez. Influence of complete sticking on the indentation of a rigid cone into an elastic half space in the presence of molecular adhesion. J. Appl. Math. Mech. 76, 590 (2012). https://doi.org/10.1016/j.jappmathmech.2012.11.006
V.L. Popov, A.V. Dimaki. Friction in an adhesive tangential contact in the Coulomb-Dugdale approximation. J. Adhes. 93, 1131 (2017). https://doi.org/10.1080/00218464.2016.1214912
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
