Analysis of phenomena in real contact spots due to dynamic force under tangential micromotion

• Autorzy: Shalapko Y. , Radek N.

Warianty tytułu

PL

Analiza zjawisk w punktach styku rzeczywistego wynikających z dynamiki mikroruchu stycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Currently, there are two basic concepts concerning surface damage processes: one connected with surface activation, which involves an increase in free energy in a tribological system, and the other connected with surface passivation, when free energy decreases. In oscillating tribocontacts, we observe intensive formation of secondary structures of type I (Fe2O3, Fe3O4) and type II (FeO). Experimental and theoretical studies were conducted to determine the contact between a sphere and a plane, which is the most suitable system for simulating small-amplitude fretting (0–3 microns). In a single point contact, we can observe all types of local surface damage in the radial direction depending on the relative slip amplitude (practically, from 0), from absolutely elastic interaction in the central contact zone to the slip amplitude at the margin of the contact area in micrometers. It is very important to implement numerical and continuous integration of the stick-slip zones and calculate the contact stress and strain of the surface layer. Analyzing the influence of thermal fluctuation on the strength of materials, we can determine the parameters of activation of the surface damage at small-amplitude fretting.

PL

Obecnie istnieją dwa podstawowe pojęcia dotyczące procesów uszkodzenia powierzchni: jedno związane z aktywacją powierzchni, które łączy się ze wzrostem energii swobodnej w układzie tribologicznym, a drugie związane z pasywacją powierzchni, gdy energia swobodna spada. W tribokontaktach oscylacyjnych obserwuje się intensywne powstawanie struktur wtórnych typu I (Fe2O3, Fe3O4) i typu II (FeO). Przeprowadzono badania eksperymentalne i teoretyczne, które miały na celu określenie kontaktu między kulą a powierzchnią płaską. Układ ten jest najbardziej odpowiedni do prowadzenia badań symulacyjnych frettingu o małej amplitudzie (0...3 mikrony). W styku punktowym obserwujemy wszystkie rodzaje miejscowych uszkodzeń powierzchni w kierunku radialnym zależne od względnej amplitudy poślizgu (praktycznie od 0), np. całkowicie sprężyste oddziaływania w centralnej strefie styku czy amplituda poślizgu na brzegu powierzchni kontaktu w mikrometrach. Należy zastosować całkowanie numeryczne i ciągłe w strefach stick-slip i obliczyć naprężenie i odkształcenie warstwy wierzchniej w miejscu styku. Analizując wpływ fluktuacji cieplnych na wytrzymałość materiałów, możemy określić parametry aktywacji zniszczenia powierzchni przy frettingu o małej amplitudzie.

Słowa kluczowe

EN

fretting; process; contact damage; partial slip; stick-slip; Hertzian contact

PL

fretting; proces; uszkodzenie kontaktu; poślizg częściowy; stick-slip; kontakt Hertza

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 1
• Strony: 133--146
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Shalapko Y.

autor

Radek N.

• Khmielnytskyi National University, Instytutska 11, 29016, Ukraine,

Bibliografia

• 1. Galin L.A., Goryacheva I.G., 1977: Axisymmetric Contact Problem of the Theory of Elasticity in the Presence of Wear, J. Appl. Math. Mech., 41, No. 5, pp. 826-831.
• 2. Goryacheva I.G., 1998: Contact Mechanics in Tribology, Kluwer Academic, Boston, MA.
• 3. Pytko S., Wierzcholski K.: The influence of variable friction coefficient on stress distribution in the contact zone of two rollers loaded with tangent forces (in Polish). Exploitation Problems of Machines, Polish Academy of Sci. 1, 25, 1976, pp. 32-44.
• 4. Pytko S., Wierzcholski K.: Elastohydrodynamic contact between two rollers in unsteady motion. International Journal of Friction Lubrication and Wear, vol. 55, 1979, pp. 245-260.
• 5. Szolwinski M.P., Farris T.N.: Mechanics of fretting fatigue crack nucleation. Wear, 198:93-107, 1996.
• 6. Szolwinski M.P., Farris T.N.: Observation, analysis and prediction of fretting fatigue in 2024-t351 aluminum alloy. Wear, 221:24-36, 1998.
• 7. Neyman A.: Fretting w elementach maszyn. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2003.
• 8. Stowers I.F., Rabinowicz E., 1973: The Mechanism of Fretting Wear, ASME J. of Tribol., 95, pp. 65-70.
• 9. Hills D.A., Noweli D.: Mechanics of Fretting Fatigue. Kluwer 1994.
• 10. Fouvry S., Kapsa Ph.: An Energy Description of Hard Coatings Wear Mechanisms", Surface & Coating Technology, 138 (2001), p. 141-148.
• 11. Liskiewicz T., Fouvry S., Wendler B., (2003): Impact of variable loading conditions on fretting wear. Surface and Coatings Technology, 163-164, pp. 465-471.
• 12. Shalapko J., Gonchar V.: Modeling and real-time simulation for evolution of fretting-process // Proc. of 10-th International Carpathian Control Conference, Poland 2009, p. 483-486.
• 13. Zhurkov S.N.: On the basis of physical strength // Solid State Physics. T. 22, vol. 11, 1980, c. 3344-3349.
• 14. Zhurkov S.N., Narzullaev B.N.: Vremennaya zavisimost prochnosti tverdogo tela // “Zhurnal tehnicheskoi fiziki”. T. 23, vol. 10, 1953, c. 1677-1689.
• 15. Johnson K.L.: Contact Mechanics, Cambridge: Cambridge University Press; 1985
• 16. Shalapko Y.: Stick-slip regime of fretting for nominally - fixed joints // Bulletin of Khmelnitsky National University (2007). Nr 5, s. 62-66.
• 17. Kragelski I.V., Dobyczin M.N., Kambolov V.S.: The basis of calculations on friction and wear. Moscow: Mashinostroenie 1977, 526 c.
• 18. Regel V.R., Slutsker A.I., Tomashsky A.E.: Kineticheskaya priroda prochnosti tverdyh tel // Uspehi fizicheskih nauk (1972),Vol. 106, Nr 2, c. 193-223.
• 19. Jauhari I., Rozali S., Masdek N.R.N., Hiroyuki O.: Surface properties and activation energy analysis for superplastic carburizing of duplex stainless steel /Materials Chemistry and Physics, Vol. 122, Issues 2-3, (2010), p. 454-458.
• 20. Ibatullin I.D.: The kinetics of fatigue damage and fracture of surface layers // Samara: Samarskiy. gos. techn. univer., 2008, 387 c.