Разработка методики учета температурной зависимости свойств материалов при моделировании изнашивания быстровращающейся опорной пары типа «игла-подпятник»
https://doi.org/10.25206/1813-8225-2024-190-50-58
EDN: ZNJPCY
Аннотация
Опорная пара трения является важным узлом некоторых классов промышленного оборудования; на номинальных режимах работы скорость относительного вращения контактных поверхностей может достигать 103 оборотов в секунду, при этом время работы может измеряться годами; в таких условиях необходимо принимать во внимание изнашивание контактных поверхностей; в данной работе предложена методика моделирования износа в условиях сухого трения быстровращающейся опорной пары трения с учетом изменения свойств материалов вследствие нагрева поверхности, основанная на решении износоконтактной задачи в стационарной постановке с использованием закона Арчарда; продемонстрировано влияние учета зависимости свойств материалов от температуры при моделировании процесса изнашивания.
Ключевые слова
компьютерное моделирование,
метод конечных элементов,
трение,
износ,
игла-подпятник,
свойства материалов
Об авторах
Д. Н. Журавлев
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия
Россия
Журавлев Дмитрий Николаевич, инженер-исследователь передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг»
AuthorID (РИНЦ): 1169084
AuthorID (SCOPUS): 57193726167
г. Санкт-Петербург
А. И. Боровков
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия
Россия
Боровков Алексей Иванович, кандидат технических наук, доцент, проректор по цифровой трансформации, руководитель передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг»
AuthorID (РИНЦ): 6567
AuthorID (SCOPUS): 8840090300
г. Санкт-Петербург
Список литературы
1. Dai X., Zhang K., Tang C. Friction and wear of pivot jewel bearing on oil-bath lubrication for high rotational speed application // Wear. 2013. Vol. 302. P. 1506–1513. DOI: 10.1016/j.wear.2013.01.032.
2. Попов В. Л. Механика контактного взаимодействия и физика трения. От нанотрибологии до динамики землетрясений. Москва: Физматлит, 2013. 352 с. ISBN 978-5-9221-1443-1.
3. Хандельсман Ю. М. Камневые опоры. Москва: Машиностроение, 1983. 152 с.
4. Archard J. F., Hirst W. The wear of metals under unlubricated conditions // Proceedings of the Royal Society. 1956. Vol. 236 (1206). P. 397–410. DOI: 10.1098/rspa.1956.0144.
5. Ansys Mechanical APDL Theory Reference, ANSYS Inc. URL: https://pdfslide.us/documents/ansys-mechanicalapdl-theory-reference-15pdf.html?page=1 (дата обращения: 15.10.2023).
6. Ansys Mechanical APDL Programmers Reference, ANSYS Inc. URL: https://pdfslide.net/documents/ansys-mechanicalapdl-programmers-reference.html?page=1 (дата обращения: 15.10.2023).
7. ГОСТ Р 57700.37-2021. Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения. Введ. 2022–01–01. Москва: Стандартинформ, 2021. 15 с.
8. Põdra P., Andersson S. Simulating sliding wear with finite element method // Tribology International. 1999. Vol. 32. P. 71– 81. DOI: 10.1016/S0301-679X(99)00012-2.
9. Hegadekatte V., Huber N., Kraft O. Modeling and simulation of wear in a pin on disc tribometer // Tribology Letters. 2006. Vol. 24 (1). P. 51–60. DOI: 10.1007/s11249-006-9144-2.
10. Söderberg A., Andersson S. Simulation of wear and contact pressure distribution at the pad-to-rotor interface in a disc brake using general purpose finite element analysis software // Wear. 2009. Vol. 267. P. 2243–2251. DOI: 10.1016/j.wear.2009.09.004.
11. Bastola A., Stewart D., Dini D. Three-dimensional finite element simulation and experimental validation of sliding wear // Wear. 2022. Vol. 504–505. P. 204402. DOI: 10.1016/j.wear.2022.204402.
12. Kónya L., Váradi K. Wear simulation of a polymersteel sliding pair considering temperature- and time-dependent material properties // Tribology and Interface Engineering Series. 2008. Vol. 55. P. 130–145. DOI: 10.1016/S1572-3364(08)55007-5.
13. Grigull U., Sandner H. Heat Conduction. Berlin, 1984. 187 p.
14. Чичинадзе А. В. Основы трибологии: (трение, износ, смазка). 2-е изд., перераб. и доп. Москва: Машиностроение, 2001. 663 с. ISBN 5-217-03053-4.
15. Alpert C. P., Chan H. M., Bennison S. J. [et al.]. Temperature dependence of hardness of alumina-based ceramics // Journal of American Ceramic Society. 1988. Vol. 71. P. 371–373.
16. Huang Z., Gu L. Y., Weertman J. R. Temperature dependence of hardness of nanocrystalline copper in low-temperature range // Scripta Materualia. 1997. Vol. 37, no. 7. P. 1071–1075. DOI: 10.1016/S1359-6462(97)00209-1. EDN: YALXKD.
17. Wang H. L., Hon M. H. Temperature dependence of ceramics hardness // Ceramics International. 1999. Vol. 25, no. 3. P. 267–271.
18. Milman Yu. V., Chugunova S. I., Goncharova I. V. [et al.]. Temperature dependence of hardness in silicon-carbide ceramics with different porosity // International Journal of Refractory Materials & Hard Materials. 1999. Vol. 17. P. 361–368. DOI: 10.1016/S0263-4368(99)00022-0.
19. Wang R., Li D., Li W. Temperature dependence of hardness prediction for high-temperature structural ceramics and their composites // Nanotechnology reviews. 2021. Vol. 10. P. 586–595. DOI: 10.1515/ntrev-2021-0041.
Рецензия
Для цитирования:
Журавлев Д.Н., Боровков А.И. Разработка методики учета температурной зависимости свойств материалов при моделировании изнашивания быстровращающейся опорной пары типа «игла-подпятник». Омский научный вестник. 2024;10(2):50-58. https://doi.org/10.25206/1813-8225-2024-190-50-58. EDN: ZNJPCY
For citation:
Zhuravlyov D.N., Borovkov A.I. Development of a methodology taking into account the temperature dependence of material properties in simulation of wear in fast-rotating pivot jewel bearing support. Omsk Scientific Bulletin. 2024;10(2):50-58. (In Russ.) https://doi.org/10.25206/1813-8225-2024-190-50-58. EDN: ZNJPCY
Просмотров:
3
JATS XML
Послать статью по эл. почте 