МЕХАНИКА КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

MECHANICS OF CONTACT INTERACTION

Elena Kolmykova

student, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены процессы с применением механики контактного взаимодействия.

ABSTRACT

This article discusses the processes using the mechanics of contact interaction.

Ключевые слова: механика, контактное взаимодействие.

Keywords: mechanics, contact interaction.

 При возникновении необходимости исследования процессов, в которых твердые тела контактируют друг с другом в одной или нескольких точках, например: качение колеса, обработка металла с помощью давления, бурение скважин, в двигателях внутреннего сгорания, твердость при вдавливании тел, контакт колеса с рельсом, торможение системы, ультразвуковая сварка и т.д., в силу вступает применение контактной механики.

Механика контактного взаимодействия – это неотъемлемая часть машиностроения. Она занимается расчетом и исследованием деформации упругих, пластичных и вязкоупругих тел, которые имеют контакт в одной или нескольких точках.

Механика контактного взаимодействия захватывает обширную часть задач и является базой дисциплин инженерии, применяется при решении различных видов контактных задач, содержит в себе информацию для безопасной и энергосберегающей разработки технических систем.

Контактная задача классической механики связана, в первую очередь, с немецким физиком Генрихом Рудольфом Герцем. В 1882 году Герц рассмотрел задачу с двумя искривленными поверхностями при их контакте друг с другом и позже изучал взаимодействия упругих тел при соприкосновении. Итог исследования Герца, даже в настоящее время, является основой механики контактного взаимодействия. Большой вклад в развитие теории контактных задач теории упругости внесли: А. Н. Динник, Н. М. Беляев, И. Я. Штаерман, А. И. Лурье, Л. А. Галин, Н. И. Мусхелешвили, Н. А. Кильчевский, И. И. Ворович, В. М. Александров, Г. Я. Попов, В. И. Моссаковский и многие другие советские ученые.

Важность учета шероховатости исследуемых тел при решении задач была рассмотрена только в 20 веке австралийским физиком Фрэнком Филипом Боуденом и английским учёным в области механики Девидом Тейбором. Результаты проведенной работы, связанной с механизмами трения при высоких нагрузках, высоких и низких температурах, больших скоростей и т.д. рассмотрены в книге «Трение и смазка твердых тел» 1968 года.

Очевидно, что необходимым фактором контактной задачи является наличие некоторого контакта поверхности тела с другим телом. При контакте твердых тел, точки взаимодействия тел в части контакта имеют одинаковый характер перемещения или проскальзывания.

Задачи контактной механики можно разделить:

По физическим свойствам тел:

1. контакт деформируемых тел
2. контакт деформируемого и абсолютно жесткого тела

По свойствам площадки, на которой происходит контакт:

1. площадка сохраняет свою форму при применении силы
2. площадка увеличивается при применении силы

По условиям контакта тел:

1. отсутствие сил трения
2. присутствие сцепления тел
3. наличие сил контакта на части площадки

По размерности:

1. осесимметричные
2. плоские

С помощью решения задач контактного взаимодействия можно получать аналитические выражения и рассчитывать необходимые параметры контактирующих тел, определять их характеристики. Найденные вычисления применимы для определения связи рассматриваемых тел. Задачи механики контактного взаимодействия обладают огромным практическим применением и без них невозможно представить современный мир, так как на них держится основа безопасности и энергосбережения разработки технических систем.

Список литературы:

1. Джонсон, К. Л., 1985, Контактная механика, Издательство Кембриджского университета.
2. Риггерс, П. 2006, Вычислительная механика контакта. 2-е изд. (Springer Verlag: Гейдельберг).
3. Арчард, Дж. Ф., 1957 г., Упругая деформация и законы трения, Труды Лондонского королевского общества. Серия A, Математические и физические науки