Базуючись на механіці матеріалів, сформульовано розрахункову модель з метою дослідження процесів руйнування та прогнозування довговічності твердих тіл за їх циклічного контактування. Наведена модель дозволяє здійснювати розрахунок траєкторій розвитку тріщин на базі розв'язків сингулярних інтегральних рівнянь двовимірних контактних задач теорії пружності для тіл з криволінійними тріщинами та критеріїв локального руйнування за складного напруженого стану з урахуванням характеристик циклічної тріщиностійкості матеріалів і експлуатаційних параметрів трибоспряжень. Алгоритми побудови траєкторій розвитку тріщин у зоні контакту враховують зміну напружено-деформованого стану, спричиненого збільшенням тріщини та переміщенням контртіла (зміною навантаження) у циклі контактування, а також можливу зміну механізму руйнування у процесі поширення тріщини та тертя між її берегами. Побудовано та розв'язано сингулярні інтегральні рівняння (СІР) нових контактних задач теорії пружності для півплощини, послабленої системою криволінійних тріщин, зокрема задач з урахуванням тертя між контактуючими тілами та берегами тріщин. Запропоновану модель застосовано до двох видів втомної контактної взаємодії твердих тіл, а саме: кочення (кочення з проковзуванням) і фретинг-втоми. Розроблено розрахункові алгоритми, які дають змогу будувати траєкторії розвитку тріщин і оцінювати залишкову довговічність елементів відповідних спряжень залежно від найважливіших експлуатаційних параметрів і особливостей цих взаємодій у циклі контактування. Досліджено процеси руйнування (еволюцію системи крайових паралельних і розгалужених тріщин і підповерхневої тріщини) у тілах кочення за умов сухого тертя, зволоження, межового змащування. На підставі зіставлення одержаних теоретичних результатів і відомих експериментальних даних установлено причини та закономірності формування типових пошкоджень тіл кочення, а саме: ямкування (pitting), відшарування (spallling), "нора" (squat), поверхневе розкришування (cracking, cheks). Вивчено процеси руйнування у зоні циклічного контакту двох тіл за умов фретинг-втоми, зокрема залежно від коефіцієнта тертя й умов зчеплення/проковзування між тілами, форми основи контртіла (характеру модельного контактного навантаження). Наведено приклади розрахунку залишкової контактної довговічності за різних стадій розвитку (за механізмом поперечного зсуву і/або нормального відриву) приповерхневих тріщин за експлуатаційних умов кочення для деяких підшипникових, рейкових і валкових сталей, а за умов фретинг-втоми - для титанових сплавів. Сформульовано умови для визначення розмірів частинок викришування з урахуванням експлуатаційних параметрів трибоспряження та характеристик циклічної тріщиностійкості матеріалу за зсуву та відриву.

  Завантажити