FRACTAL MODEL OF CONTACT INTERACTION FOR UNDERLOADED SURFACES

详细

An adequate assessment of the contact interaction of rough surfaces at low nominal contact pressures (up to 2 MPa) is impossible without taking into account the microgeometry of the mating surfaces, and the complex pattern of formation of actual contact spots requires the use of simulated modeling of the contact interaction of real 3D maps of engineering surfaces or their models, which are fractal surfaces. The description of a fractal surface requires knowledge of the fractal dimension of the profile D (surface DS = D + 1) and the fractal roughness parameter G. These fractal parameters determine such structural features of the surface model as the radius of curvature of the upper part of the protrusion and the criterion for the transition from plastic deformation of the protrusion to elastic. The contact interaction of a fractal surface with a smooth, rigid, flat surface suggests that due to the presence of sub-roughness at the nanoscale, plastic deformation of the submicron surfaces occurs first, and then, as the normal load increases, an elastic contact spot forms. The article considers the case when the description of the surface model required the use of another parameter – the dimension DXY of the contact spots, which includes the number of irregularities in contact with an area greater than the selected one. The well–known fractal models of Majumdar-Bhushan (M-B) and others assume that the dimension of the surface and DXY numerically coincide with each other, which is not true. The article provides a comparison of the simulation results for cases when the fractal dimensions under consideration have different and identical values, and shows the magnitude of the error in estimating the load capacity of the contact of the conjugate surfaces.

作者简介

Victor Tikhomirov

Bryansk State Technical University

Email: dm-bgtu@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7269-8175
the Department “Pipeline Transportation Systems”, professor, doctor of technical sciences

Mikhail Izmerov

Bryansk State Technical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: m.izmerov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4170-6184

Dep. “Pipeline Transportation Systems”, docent, candidate of technical sciences

参考

  1. Majumdar A., Bhushan B. Role of fractal geometry in roughness characterization and contact mechanics of surfaces // Trans. ASME: J. Tribology. 1990. No.112. P. 205−216.
  2. Zhang X., Wang N., Lan G., Wen S., Chen Y. Tangential Damping and its Dissipation Factor Models of Joint Interfaces Based on Fractal Theory with Simulations // Journal of Tribology. 2014. Vol. 136 (011704-1-10)
  3. Qiang Z., Xiaoqian C., Yiyong H., Yong C. Fractal modeling of fluidic leakage through metal sealing surfaces // AIP Advances 8. 2018. https://doi.org/10.1063/1.5023708
  4. Tian H., Zhao C., Zhu D., Qin H. Practical Expressions of Elastoplastic Contact between Rough Surfaces // International Journal of Modeling and Optimization. 2012. Vol. 2. No. 3. P. 179−186.
  5. Tikhomirov V.P., Izmerov M.A. Fractal model of contact interaction of nominally flat surfaces // AIP Conference Proceedings. Proceedings international conference "Problems of applied mechanics". 2021. С. 060004.
  6. Горохов Д.Б. Контактное взаимодействие фрактальных шероховатых поверхностей деталей машин / Д.Б. Горохов / М.: РГБ, 2005. 148 с.
  7. Тихомиров В.П. Нормальная контактная жёсткость фрактальных поверхностей стыкового соединения // В.П. Тихомиров, О.А. Горленко, М.А. Измеров // Качество и жизнь. 2018. № 4 (20). С. 429–433.
  8. Маджумдар А. Фрактальная модель упругопластического контакта шероховатых поверхностей / А. Маджумдар, Б. Бхушан // Современное машиностроение. Сер. Б. 1991. № 6. С. 11−23.
  9. Тихомиров В.П. Фрактальные модели инженерных поверхностей / В.П. Тихомиров, М.А. Измеров, П.В. Тихомиров / Вестник Брянского государственного технического университета. 2014. № 3. С. 72−80.
  10. Тихомиров В.П., Шалыгин М.Г., Измеров М.А., Крутов А.В. Фрактальная размерность дискретного контакта // Наукоёмкие технологии в машиностроении. 2024. No 1 (151). С. 41‒48. doi: 10.30987/2223-4608-2024-41-48

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».