БАГАТОКРИТЕРІАЛЬНА ОЦІНКА КОНТАКТНОЇ ВЗАЄМОДІЇ ДИСКРЕТНО-КОНТИНУАЛЬНО ЗМІЦНЕНИХ ДЕТАЛЕЙ
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2022.1.09Ключові слова:
контактна взаємодія, напружено-деформований стан, дискретне зміцнення, континуальне зміцнення, дискретно-континуальне зміцнення, метод скінченних елементів, напруження, контактний тиск, модуль пружності, двигун внутрішнього згорянняАнотація
У статті розглядається вплив властивостей матеріалів на контактну взаємодію зміцнених деталей конструкцій. Для оброблення цих деталей застосовується технологія дискретно-континуального зміцнення. Контактуючі деталі виготовлені із різних матеріалів. З одного боку – деталь із алюмінієвого сплаву. На її поверхні вирощується мікрошар оксидної кераміки. З іншого боку – чавунна або стальна деталь, у поверхневі шари якої індентовано електроіскровим методом архіпелаг зон зміцненого матеріалу. Тобто перша деталь оброблена континуально, а друга – дискретно. Досліджується вплив властивостей матеріалів у зонах зміцнення на контактну взаємодію таких деталей. Розроблені рекомендації стосовно вибору матеріалів та технологічних режимів дискретно-континуального зміцнення. Зокрема, установлено, що характер розподілу контактного тиску та напружень за Мізесом суттєво залежить від поєднань значень модулів пружності шару оксидної кераміки на алюмінієвій деталі та зони дискретного зміцнення на чавунній деталі. При цьому зі зростанням модуля пружності матеріалу зон дискретного зміцнення відбувається якісна зміна цих розподілів. Контактний тиск у центральній частині області контакту спочатку набуває мінімуму, а потім – максимуму. У той же час, вплив модуля пружності шару оксидної кераміки на алюмінієвій деталі - менш виражений. Відносний рівень контактного тиску та напружень за Мізесом змінюється у дослідженому діапазоні варіювання модулів пружності матеріалів зон континуального та дискретного зміцнення у досить широкому коридорі. Отже, можна управляти рівнем контрольованих величин. А відтак – є можливість обґрунтування вибору того чи іншого матеріалу, а також конструктивних та технологічних рішень при створенні тих чи інших елементів конструкцій. Важливе значення для обґрунтування раціональних технічних рішень вузлів нових конструкцій має не тільки рівень контактного тиску та напружень за Мізесом. Контактна взаємодія визначає розподіл навантажень між елементами конструкцій, що певним чином безпосередньо впливає на їх напружено-деформований стан та міцність. Також на додаток запускається серія процесів і станів: тертя, зношування, навантаженість. Вони залежать від розподілу контактних сил. Отже, із фізичної точки зору реалізується «мультифізичний» процес, а із технічної – багатокритеріальний. У результаті, на кожному із етапів виникає низка конкуруючих вимог та обмежень, які слід брати до уваги при обґрунтуванні раціональних технічних рішень нових виробів, зокрема, двигунів внутрішнього згоряння.
Посилання
Континуальная и дискретно-континуальная модификация поверхностей деталей: монография / [Ткачук Н.А., С.С. Дьяченко, Э.К. Посвятенко, С.А. Кравченко и др.]. – Харків: «Планета-Прінт», 2018. – 259 с.
Інженерія поверхні / [Ющенко К.А., Борисов Ю.С., Кузнецов В.Д., Корж В.М. – К.: Наук. думка., 2007. – 558 с.
Канарчук В.Є. Інженерія поверхні деталей транспортних засобів / В.Є. Канарчук, Е.К. Посвятенко, Л.А. Лопата. – К.: Вісник НТУ, 2000. – Вип.4. – С. 3–14.
Контактна взаємодія дискретно-континуально зміцнених деталей двигунів внутрішнього згоряння / М.А. Ткачук, С.О. Кравченко, А.В. Грабовський, М.М. Ткачук [та інш.]// Двигуни внутрішнього згоряння. – 2021. – № 2. – С. 49–59.
Розрахунково-експериментальні дослідження напружено-деформованого стану дискретно-континуально зміцнених деталей машин / О. В. Веретельник, М. М. Ткачук, С. О. Кравченко [та інш.] // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР. – 2021. – № 2. – С. 5–21.
Дискретно-континуальні методи зміцнення елементів машин військового та цивільного призначення / [Ткачук М.А., Кравченко С.О., Ткачук М.М., Грабовський А.В. та інш.] // Науково-технічні підходи до вирішення актуальних проблем розбудови сектору безпеки і оборони: кол. монографія / за загальною редакцією проф. А.П. Марченка. Одеса: Видавничий дім «Гельветика», 2021. – С. 288–323.
Гончаров В.Г. Дискретные покрытия – эффективный способ упрочнения деталей автомобилей. Сб. науч. раб. / Гончаров В.Г., Савченков Б.В., Александров Н.Г. – Варна: Изд. ТУ – Варна, 2003. – С. 282–289.
Двигуни внутрішнього згоряння: серія підручників у 6 т. / А. П. Марченко [та ін.]; ред. А. П. Марченко; Нац. техн. ун-т "Харків. політехн. ін-т". – Харків: НТУ "ХПІ", 2014.
Верхотуров А.Д. Технология электроискрового легирования металлических поверхностей / А.Д. Верхотуров, И.М. Муха. – Киев: Техника, 1982. – 188 с.
Шпаковский В.В. Влияние керамической теплоизоляции поршня наразмах температурной волны / В.В. Шпаковский, А.П. Марченко, О.Ю. Линьков, В.В. Пылев // Авіаційно-космічна техніка і технологія. –– 2009. – № 8(65). – С. 111–115.
Эффект влияния малых толщин теплозащитного покрытия поршня на его мгновенную поверхностную температуру / [А.П.Марченко, В.А Пылев, В.В. Шпаковский и др.] // Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей: XI междунар. научн.-практ. конф. – Владимир, 2008. – С. 220–223.
Firstov S.A. Hardening in the Transition to Nanocrystalline State in Pure Metals and Solid Solutions (Ultimate Hardening) / S.A. Firstov, T.G.Rogul, O.A. Shut // Powd.Met.and Met.Ceram. – 2018. – 3-4. – 161-174.
D’yachenko S.S. Еffect of the origin of the modified surface layer on the structural strength of workpieces / S.S. D’yachenko, I.V. Ponomarenko // The Phys. of Met. and Metallography. – 2017. – Т.118, 6. – Р. 608-620.
Subbotina V. Structure and properties of microarc oxide coatings on high-temperature aluminum alloy / V. Subbotina, O. Sobol // Machines. Technologies. Materials. – 2020. – Vol. 14, no. 6. – Р. 247-250.
Субботіна В.В. Електрична міцність оксидних покриттів, сформованих методом мікродугового оксидування / Субботіна В.В., Білозеров В.В., Соболь О.В. // Персп. техн. та прил., 2020. – Vol. 16, pp. 134–140.
Nemyrovskyi Ya. Technical-Economic Aspects of the Use of Technological Process of Deforming Broaching. / Nemyrovskyi Ya., Posvyatenko E. // DSMIE. – 2019. – Р. 238–247.
Sathiyamoorthi Praveen, Hyoung Seop Kim High-Entropy Alloys: Potential Candidates for High-Temperature Applications / Sathiyamoorthi Praveen, Hyoung Seop Kim // An Overview. Advanced Engineering Materials. – 2017. – Vol. 20(1). https://doi.org/10.1002/ adem.201700645.
Ovid’ko I.A. Review on superior strength and enhanced ductility of metallic nanomaterials. / I.A. Ovid’ko, R.Z. Valiev, Y.T. Zhu. // Progress in Materials Science. – 2018. – Vol. 94. – Р. 462–540.
Ming K. Strength and ductility of CrFeCoNiMo alloy with hierarchical microstructures. /K. Ming, X. Bi, J. Wang. International Journal of Plasticity. – 2019. – Р. 1–14.
Yastrebov, V. A. On the accurate computation of the true contact-area in mechanical contact of random rough surfaces / V. A. Yastrebov, G. Anciaux, J. F. Molinari // Tribol. Int.. – 2017. – Vol. 114. – Р. 161–171.
Papangelo A.. Load-separation curves for the contact of self-affine rough surfaces / A. Papangelo, N. Hoffmann, M. Ciavarella. Scientific reports. – 2017. – 7(1), 6900.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
