OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 2 2025 225 MATERIAL SCIENCE тактному взаимодействию диска и образца назначали поведение с учетом трения и асимметрии контактного взаимодействия. Подвижность компонентов ограничивали путем наложения шарнирных связей, определяющих степени свободы [21]. Диск моделировался как абсолютно твердое тело, в то время как образец (палец) рассматривали как деформируемое тело для учета его деформации в процессе нагружения. Для образца (пальца) определяли возможность перемещения только в вертикальном направлении (translation joint, поступательное движение), в то время как для диска устанавливали вращательное движение. Метод обнаружения контакта был основан на определении нормали к целевой поверхности в узловой точке, что соответствовало направлению приложенной к образцу (пальцу) силы. Отключение функции обрезки контакта (trim contact) позволило использовать агрессивные обновления матрицы жесткости, что, в свою очередь, способствовало ускорению сходимости и сокращению времени численного моделирования. Генерацию конечно-элементной сетки выполняли с помощью автоматических инструментов построения сетки ANSYS Mechanical APDL. Для дискретизации трехмерной геометрии применяли комбинацию тетраэдрических и гексаэдрических конечных элементов. Тетраэдрические элементы обеспечивали адекватное представление сложных геометрических форм, в то время как гексаэдрические элементы использовали в областях с регулярной геометрией для повышения точности численного решения [22]. В рамках моделирования применяли модель износа Арчарда, а коэффициент износа (K) составлял 0,988⋅10−4. В соответствии с законом износа Арчарда скорость изнашивания определяли как линейную функцию приложенной нагрузки, скорости скольжения, твердости наиболее мягкого контактирующего материала и коэффициента износа. Следует отметить, что данная модель износа учитывает характеристики контактирующих поверхностей, однако не принимает во внимание влияние шероховатости поверхности и продолжительности работы. Для моделирования трибологической системы «палец – диск» с использованием конечно-элементного метода (КЭА) применяли программный комплекс ANSYSWorkbench. Расчеты выполняли методом нестационарного структурного анализа с учетом физико-механических свойств материалов диска и образца (пальца). На начальном этапе проводили верификацию численной модели путем сопоставления результатов моделирования с данными экспериментальных исследований. Степенная зависимость В трибологии поведение материалов в различных условиях эксплуатации часто описывается степенной зависимостью, которая позволяет установить взаимосвязь между зависимыми параметрами (износ, коэффициент трения) и независимыми переменными (скорость скольжения, нагрузка, температура) для задач прогнозного анализа. Математически она может быть представлена следующим уравнением: k y ax = , (1) где x и y – независимая и зависимая переменные; a – коэффициент пропорциональности; k – показатель степени. Рис. 3. Блок-схема численного моделирования Fig. 3. Flow chart of numerical simulation
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1