DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2022.5(36).1.55-70
Закономірності впливу високомодульних наповнювачів на розподіл полів напружень в поверхневих шарах деталей машин, виготовлених з полімерних композитних матеріалів
Об авторах
В.В. Аулін, професор, доктор технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: AulinVV@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-2737-120X
А.В. Гриньків, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: avgrinkiv@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-1888-6685
С.В. Лисенко, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: sv07091976@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-0845-7817
О.М. Лівіцький, старший науковий співробітник, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: LivitskyiОМ@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-0274-4463
А.В. Бабій, доцент, доктор технічних наук, Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, м.Тернопіль, Українаe-mail: ababiy@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-6198-0100
Анотація
В даній роботі на основі комп'ютерного моделювання контактної взаємодії спряжень зразків (деталей), навантажених тертям, виявлено основні зміни розподілу полів напружень в контактних областях гомогенних і гетерогенних (композитних) полімерних матеріалів. Поля напруження досліджували як в статичних, так і динамічних умовах навантаження. Увага була зосереджена на виявлення областей з максимальним тангенціальним напруження , їх конфігурації та глибини залягання. При цьому була використана теорія N.P. Suh, яка стосується зародження руйнуючих процесів в матеріалах зразків і деталей, ініційована наявністю зон дії максимальних тангенціальних напружень на певній глибині поверхневого шару.
Запропоновано критерій, що відповідає оптимальному об'ємному вмісту високомодульному наповнювача, який дорівнює відношенню усереднених відстань між центрами сусідніх частинок наповнювача і їх розміру. Наведені відповідні оцінки цього критерію.
Закономірності впливу високомодульних наповнювачів на розподіл полів напружень в поверхневих шарах деталей машин, виготовлених з полімерних композитних матеріалів
Об авторах
В.В. Аулін, професор, доктор технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: AulinVV@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-2737-120X
А.В. Гриньків, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: avgrinkiv@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-1888-6685
С.В. Лисенко, доцент, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: sv07091976@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-0845-7817
О.М. Лівіцький, старший науковий співробітник, кандидат технічних наук, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, e-mail: LivitskyiОМ@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-0274-4463
А.В. Бабій, доцент, доктор технічних наук, Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, м.Тернопіль, Українаe-mail: ababiy@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-6198-0100
Анотація
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
1. Aulin, V.V. & Brutskyi, O.P. (2015). Pro dotsilnist vykorystannia polimernykh kompozytsii z nanonapovniuvachiv pry vidnovliuvanni ta vyhotovlenni resursovyznachalnykh detalei SHT [On the feasibility of using polymer compositions of nanofillers in the restoration and manufacture of resource-determining parts of HRT]. Problemy konstruiuvannia, vyrobnytstva ta ekspluatatsii s.-h. tekhniky - Problems of design, production and operation of agriculture techniques: materialy X Mizhnar. nauk.-praktychnoi konferentsii. Kirovohrad: KNTU, 138-140 [in Ukrainian]..
2. Aulin, V.V., Krylov, O.O. & Matviienko, O.O. (2015). Pidvyshchennia trybotekhnichnykh kharakterystyk vuzliv tertia silskohospodarskoi tekhniky shliakhom zastosuvannia polimernykh materialiv [Improving the tribotechnical characteristics of friction units of agricultural machinery through the use of polymeric materials]. Problemy konstruiuvannia, vyrobnytstva ta ekspluatatsii s.-h. tekhniky - Problems of design, production and operation of agriculture techniques: materialy X Mizhnar. nauk.-praktychnoi konferentsii. Kirovohrad: KNTU, 159-160 [in Ukrainian]
3. Aulin, V.V., Brutskyi, O.P. & Holub, D.V. (2013). Zastosuvannia tonkosharovykh polimernykh pokryttiv dlia pidvyshchennia nadiinosti detalei i spriazhen s/h tekhniky [The use of thin-layer polymer coatings to increase the reliability of parts and couplings of agricultural machinery]. Problemy konstruiuvannia, vyrobnytstva ta ekspluatatsii s/h tekhniky - Problems of design, production and operation of agricultural machinery: materialy IX-yi Mizhnar. nauk.-prakt. konf., vyp. 1. Kirovohrad: KNTU, 185-187 [in Ukrainian].
4. Aulin, V.V., Brutskyi, O.P. & Lysenko, S.V. (2015). Doslidzhennia zakonomirnostei protsesiv tertia ta znoshuvannia v metalopolimernykh trybosystemakh [Research of regularities of friction and wear processes in metal-polymer tribosystems]. "Trybolohiia, enerho- ta resursozberezhennia" yaka provodylas v ramkakh "Olviiskoho forumu - 2015" - Tribology, energy and resource conservation" held as part of the "Olbia Forum - 2015": zb. tez materialiv mizhnar. nauk.-prakt. konf., 3-6 chervnia 2015, Mykolaiv: Vyd-vo ChDU im. Petra Mohyly, 3-4 [in Ukrainian].
5. Aulin, V.V., Derkach, O.D., Makarenko, D.O. & Hrynkiv, A.V. (2018). Vplyv rezhymiv ekspluatatsii na znoshuvannia detalei, vyhotovlenykh z polimerno-kompozytnoho materialu [Influence of operating modes on wear of parts made of polymer-composite material]. Problemy trybolohii - Problems of tribology, 4, 65-69 [in Ukrainian].
6. Golovchan, V.T. (2009). O parametrah mikrostrukturyi trehfaznogo kompozitnogo materiala [On the parameters of the microstructure of a three-phase composite material]. Sverhtverdyie materialyi - Superhard materials, 2, 17-21 [in Russian].
7. Bondarenko, V.P. (1987). Tribotehnicheskie kompozityi s vyisokomodulnyimi napolnitelyami [Tribological composites with high-modulus fillers]. Kiev: Nauk. dumka [in Russian].
8. Kovalskiy, A.V. (1987). Napryazhennoe sostoyanie i iznashivanie kompozitsionnyih materialov pri trenii [Stress state and wear of composite materials during friction]: Candidate's thesis. Kiev [in Russian].
9. Aulin, V.V. (2015). Trybofizychni osnovy pidvyshchennia znosostiikosti detalei ta robochykh orhaniv silskohospodarskoi tekhniky [Tribophysical bases of increase of wear resistance of details and working bodies of agricultural machinery]. Candidate's thesis. Khmelnyts. nats. un-t. Khmelnytskyi [in Ukrainian].
10. Sorokov, S. (2003). Klasternyi pidkhid do rozrakhunku fizychnykh kharakterystyk kompozytnykh materialiv [Cluster approach to the calculation of physical characteristics of composite materials]. Lviv: In-t fizyky kondens. system NANU [in Ukrainian].
11. Ivanochkin, P.G. (2009). Kontaktnyie zadachi dlya uzlov treniya s dvuhsloynyimi kompozitsiyami tribotehnicheskogo naznacheniya [Contact problems for friction units with two-layer compositions for tribotechnical purposes]. Extended abstract of doctor's thesis. Rostov-na Donu [in Russian].
12. Babushkin, G. A., Bulanov, V.Ya. & Sinitskiy, I.A. (1987). Metallicheskie kompozityi [Metal composites]. Sverdlovsk: UNU AN SSSR [in Russian].
13. Beloysov, V.Ya. (1984). Dolgovechnost detaley mashin s kompozitsionnyimi materialami [Durability of machine parts with composite materials]. Lviv: Vischa shkola [in Russian].
14. Vanin, G.A. (1985). Mikromehanika kompozitsionnyih materialov [Micromechanics of composite materials]. Kiev: Nauk. dumka [in Russian].
15. Savuliak, V.I. (2004). Naukovi zasady formuvannia na splavakh zaliza kompozytsiinykh metalokarbidnykh shariv zi stabilnymy strukturamy ta pidvyshchenymy trybotekhnichnymy kharakterystykamy [Scientific bases of formation on iron alloys of composite metal-carbide layers with stable structures and the raised tribotechnical characteristics]. Extended abstract of doctor's thesis. NAN Ukrainy. In-t problem materialoznavstva im. I.M.Frantsevycha [in Ukrainian].
16. Bogdanovich, P.N. (1998). Iznashivanie tverdyih tel: monografiya [Wear of solids: monograph]. Gomel: Bel. GUT [in Russian].
17. Braun, E.D., Bushe, H.A., Buyanovskiy, I.A. et al. (1995). Osnovyi tribologii (trenie, iznos, smazka) [Fundamentals of tribology (friction, wear, lubrication)]. M.: Tsentr "Nauka i tehnika", [in Russian].
18. Sorokatyiy R.V. (2006). Metod triboelementov [Method of triboelements]. Hmelnitskiy: HNU [in Russian].
19. Aulin, V.V. (2006). Pole napruzhen v kompozytsiinomu materiali ta kompozytsiinomu pokrytti v umovakh tertia kovzannia [Stress field in composite material and composite coating under sliding friction conditions]. Zb. nauk. prats LNAU. Seriia: Tekhnichni nauky - Coll. Science. against LNAU. Series: Technical Sciences, 65(88), 13-20 [in Ukrainian].
20. Aulin, V.V. (2004). Vyznachennia obiemnoho vmistu napovniuvacha v antyfryktsiinomu kompozytsiinomu pokrytti [Determination of the volumetric content of the filler in the antifriction composite coating]. Mashynoznavstvo - Mechanical Engineering, 7(85), 49-53 [in Ukrainian].
21. Aulin, V.V., Solovyih, E.K. & Kryilov, A.V. (2003). Tribotehnicheskie svoystva polimerometalicheskih pokryitiy vosstanovlennyih detaley [Tribotechnical properties of polymer-metal coatings of restored parts]. Problemyi tribologii - Problems of tribology, 3, 76-84 [in Russian].
22. Bersudskiy, A.L. & Loginov, O.A. (2003). Modelirovanie napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya poverhnostnogo sloya pri uprochnenii s pokryitiem [Simulation of the stress-strain state of the surface layer during hardening with a coating]. Vestnik Samarskogo gosud. universiteta. Estestvenno-nauchnaya seriya - Bulletin of the samara state. university. natural science series, 4(30), 103-111 [in Russian].
23. Kuzmenko, A.G., Dyiha, A.V. & Babak, O.P. (2011). Kontaktnaya mehanika i iznosostoykost smazannyih tribosistem. Teoreticheskaya i eksperimentalnaya tribologiya. [Contact mechanics and wear resistance of lubricated tribosystems. Theoretical and experimental tribology]. (Vols. 12, Vol. 8 (1)). Hmelnitskiy: HNU [in Russian].
24. Kuzmenko, A.H. & Dykha, O.V. (2005). Doslidzhennia znosokontaktnoi vzaiemodii zmashchenykh poverkhon tertia: monohrafiia [Investigation of wear-contact interaction of lubricated friction surfaces: monograph]. Khmelnytskyi: KhNU [in Ukrainian]
25. Lyubicheva, A.N. (2005). Kontaktnoe vzaimodeystvie i iznashivanie neodnorodnyih tel [Contact interaction and wear of inhomogeneous bodies]. Candidate's thesis. Moskow [in Russian].
26. Sokolovskaya, E.M. & Guzey, L.S. (1978). Fizikohimiya kompozitsionnyih materialov [Physicochemistry of composite materials]. Moskow: Mosk. un-ta [in Russian].
27. Alyamovskiy, A.A. (2004). SolidWorks/COSMOSWorks. Inzhenernyiy analiz metodom konechnyih elementov [SolidWorks/COSMOSWorks. Engineering analysis by the finite element method]. Moskow: DMK Press [in Russian].
28. Vorobev, V.A. & Ilyuhin, A.V. (1999). Matematicheskoe modelirovanie v kompyuternom materialovedenii [Mathematical modeling in computer materials science]. Rossiyskaya akademiya arhitekturyi i stroitelnyih nauk. Vestnik otdeleniya stroitelnyih nauk - Russian Academy of Architecture and Building Sciences. Bulletin of the department of building sciences, Vol. 2, 117-125 [in Russian].
29. Mashkov, Yu.K. (2013). Tribofizika metallov i polimerov [Tribophysics of metals and polymers]. Omsk: OmGTU [in Russian].
30. Aulin, V.V. (2007). Napruzheno-deformovanyi stan poverkhnevykh shariv homohennykh i heterohennykh materialiv pry terti i znoshuvanni [Stress-strain state of surface layers of homogeneous and heterogeneous materials during friction and wear]. Suchasni problemy trybotekhniky - Modern problems of tribotechnics: m-ly mizhn. nauk. tekhn. konf. 27-29 veresnia. Mykolaiv: NUK, 83-86 [in Ukrainian].
31. Suh, N.P. (1978). The delamination theory of wear. Wear, Vol.1, P1-162 [in English].
32. Suh, N.P. (1975). The delamination theory of wear. Massachusetts Institute of Technology [in English].
33. Suh, N.P. (1973). The delamination theory of wear. Wear, Vol.25, №1, P 11-124 [in English].
34. Bushe, N.A. (1987). Trenie, iznos i ustalost v mashinah [Friction, wear and fatigue in machines]. Moskow: Transport [in Russian].
35. Ibatullin, I.D. (2010). Novyie metodyi i priboryi dlya eksperimentalnoy otsenki energeticheskih parametrov ustalostnoy povrezhdaemosti i razrusheniya poverhnostnyih sloev [New methods and instruments for experimental evaluation of the energy parameters of fatigue damage and destruction of surface layers]. Extended abstract of doctor's thesis. Tolyatti [in Russian].
36. Aulin, V.V. (2012). Dynamichna adaptatsiia spriazhen detalei do umov ekspluatatsii z realizatsiieiu protsesiv samoorhanizatsii [Dynamic adaptation of conjugations of details to operating conditions with realization of processes of self-organization]. Aktualni problemy inzhener. mekhaniky - Current problems engineer. mechanics: m-ly II mizhnar. nauk.-tekhn. konf., 22-24 zhovtnia 2012r. Mykolaiv: NUK, 73-74 [in Ukrainian].
37. Aulin, V.V. & Kuzyk, O.V. (2014). Dynamichne materialoznavstvo zon tertia detalei silskohospodarskoi tekhniky [Dynamic materials science of friction zones of agricultural machinery parts]. Visnyk ZhNAEU: nauk.-teor. zbir - Bulletin of ZhNAEU: scientific-theoretical. gathering, 2(45), vol.4, part.II, 102-110 [in Ukrainian].
38. Aulin, V.V. & Lizunov, S.M. (2007). Teoretychne obhruntuvannia zminy shorstkosti poverkhni detalei pislia lazernoi obrobky [Theoretical substantiation of change of surface roughness of details after laser processing]. Zb. nauk. prats KNTU Tekhnika v silhosp. vyrobn., haluzeve mashynobud., avtomat. - Coll. Science. Proceedings of KNTU Machinery in agricultural production., industry engineering., automation, Vol. 18, 98-104 [in Ukrainian].
39. Kostetskiy, B.I. (1970). Trenie, smazka i iznos v mashinah [Friction, lubrication and wear in machines]. Kiev: Tehnika [in Russian].
40. Aulin, V.V. & Lizunov, S.M. (2009). Doslidzhennia mikroheometrii poverkhon tertia detalei fraktalnym metodom [Investigation of microgeometry of friction surfaces of parts by fractal method]. Konstr., vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silhosp. mashyn - Constr., Production and operation of agricultural. machines, Vol.39, 280-286 [in Ukrainian].
41. Bozhokin, S.V. & Parshin, D.A. (2001). Fraktalyi i multifraktalyi [Fractals and multifractals]. Izhevsk: NITs "Regulyarnaya i haoticheskaya dinamika" - Izhevsk: Research Center "Regular and Chaotic Dynamics" [in Russian].
42. Ivanova, V.S., Balankin, A.S., Bunin, I.Zh. & Oksogoev, A.A. (1994). Sinergetika i fraktalyi v materialovedenii [Synergetics and fractals in materials science]. Moskow: Nauka [in Russian].
43. Ivanova, V.S., Kuzeev, I.R &, Zakirnichnaya, M.M. (1998). Sinergetika i fraktalyi [Synergetics and fractals]. Universalnosti mehanicheskogo povedeniya materialov. Ufa: UGGTU [in Russian].
44. Mandelbrot, B. (2002). Fraktalnaya geometriya prirodyi [Fractal geometry of nature]. Moskow: Institut kompyuternyih issledovaniy [in Russian].
45. Aulin, V., Derkach, O., Makarenko, D., Hrynkiv, A., Pankov, A. & Tykhyi, A. (2019). Analysis of tribological efficiency of movable junctions "polymeric-composite materials-steel". Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 4 (12-100), 6-15 [in English].
46. Aulin, V.V., Derkach, O.D., Kabat, O.S., Makarenko, D.O., Hrynkiv, A.V. & Krutous, D.I. (2020). Application of polymer composites in the design of agricultural machines for tillage. Problems of Tribology, Vol.25, 2/96-2020, 49-58 [in English].
47. Aulin, V., Kobets, A., Derkach, O., Makarenko, D., Hrynkiv, A., Krutous, D. & Muranov, E. (2020). Design of mated parts using polymeric materials with enhanced tribotechnical characteristics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 5 (12-107), 49-57 [in English].
48. Aulin, V., Derkach, O., Makarenko, D., Hrynkiv, A., Krutous, D. & Muranov, E. (2020). Development of a system for diagnosing bearing assemblies with polymer parts during operation. Technology audit and production reserves, 5/1(55), 18-20 [in English].
49. Melnichenko, I.M. (1992). Vosstanovlenie i povyishenie dolgovechnosti podshipnikovyih uzlov selskohozyaystvennoy tehniki s ispolzovaniem kompozitsionnyih materialov i pokryitiy [Restoration and increase in the durability of bearing units of agricultural machinery using composite materials and coatings]. Extended abstract of doctor's thesis. Chelyabinsk [in Russian].
50. Aulin, V.V., Hrynkiv, A.V., Smal, V.V., Lysenko, S.V., Pashynskyi, M.V., Katerynych, S.E. & Livitskyi, O.M. (2021). Basic approaches and requirements for the design of tribological polymer composite materials with high-modulus fillers. Problems of Tribology, Vol. 26, 4/102-2021, 51-60 [in English].
51. Aulin, V.V. (2006). Vplyv kharakterystyk komponentiv kontaktuiuchykh kompozytsiinykh materialiv i pokryttiv na parametry ta vlastyvosti zony tertia [Influence of characteristics of components of contacting composite materials and coatings on parameters and properties of friction zone]. Problemy trybolohii - Problems of tribology, 4 (42), 110-112 [in Ukrainian].
52. Aulin, V.V. (2012). Deiaki zakonomirnosti znoshuvannia elementiv trybosystemy "ROHM-grunt" [Some regularities of wear of elements of tribosystem "ROGM-soil"]. Olviiskyi forum-2012 - Olbia Forum-2012: zb. tez materialiv mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii, 6-10 chervnia 2012, Yalta., t. 12, 57-59 [in Ukrainian].
Пристатейна бібліографія ГОСТ
Copyright (c) 2021 В.В. Аулін, А.В. Гриньків, С.В. Лисенко, О.М. Лівіцький, А.В. Бабій