Введение к работе
': "Г::;1 І .
Актуальность темы. Необходимость изучения задач о трении твердых 3$!ОУобразованием развитой прослойки расплава связана со многими практическими приложениями. Ранее считалось , что все эффекты трения твердых тел можно объяснить законом трения Кулона ' (сухое трение) и классической теорией смазки (жидкая смазка). Однако, новые условия эксплуатации (высокие относительные скорости и повышенная температура контакта) , задачи снижения скорости износа приводят многих исследоэателей к постановке и изучению задач о трении твердых тел в режиме фазового перехода. С переходом от режима сухого трения к граничной смазке часто связано резкое снижение скорости износа, а значит эксплуатация в этом режиме наиболее эффективна: в другом случае , локальный фазовый переход может изменить поверхностные свойства материала. В недавно появившихся экспериментальных и обзорных работах рассматриваются и режимы трения с образованием развитой прослойки расплава.
Близкие постановки задач тепломассопереноса с фазовым переходом возникают в задачах о движении в твердом веществе тепловых источников , температура которых выше температуры плавления окружающей среды. Источником тепла может быть лазерный луч или электрическая дуга (задачи сварки и резки), горячее твердое тело. При движении с высокой относительной скоростью необходимое для плавления тепло может выделяться из-за диссипации механической энергии при трении.
Диссертация посвящена теоретическому, экспериментальному и численному исследованию задач о трении твердых тел в режиме развитой прослойки расплава при различной геометрии трущихся тел, выявлению некоторых общих закономерностей трения твердых тел с плавлением.
Цель работы. В рамках метода интегральных соотношений теории
пограничного слоя описать течение жидкости в слое расплава , образующемся при высокоскоростном трении твердых тел. Получить зависимости толщины слоя расплава , силовых характеристик взаимодействия тел, скорости плавления от определяющих параметров задачи. Выявить общие закономерности плавления и отвердевания материала тел при трении тел, с высокой относительной скоростью.
Научная новизна. В диссертационной работе исследованы следующие вопросы:
-
Оценка длины следа расплавленного материала за движущимся горячим телом и некоторые общие закономерности течения в слое расплава.
-
Задача о скольжении нагретого и теплоизолированного конька по плавящемуся полупространству.
-
Задача о проплавлений твердого полупространства вращающимся нагретым диском и кольцом.
-
Задача о плавлении бруса на движущейся нагретой плоскости.
-
Задача о проплавлений твердого материала колеблющейся струной.
Практическая ценность. Результаты работы могут быть применены при исследовании и оптимизации технологических процессов, где возникают проблемы трения твердых тел с высокой относительной скоростью , например , при нанесении тонких слоев легкоплавкого материала при трении его о движущуюся подложку.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на семинаре Института механики МТУ под руководством академика АН СССР Г.Г.Черного, семинаре по нестационарной гидродинамике Института механики МГУ под руководством д.ф-м.н., проф. Ю.Л.Якимова (1988 - 1990 г., Москва), опубликованы в пяти печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 68 наименований. Общий
объем работы 124 страницы, включая 60 рисунков на 35 страницах.