OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 2 2025 221 MATERIAL SCIENCE того, очевидна взаимосвязь между указанными параметрами и фундаментальным явлением адгезии полимерных композиционных материалов, что, в свою очередь, отражается на их износостойкости. Традиционно экспериментальные методы являются основным инструментом оценки износа и трения материалов в трибологических исследованиях. Однако проведение таких исследований сопряжено со значительными временными и ресурсными затратами, а также ограничениями в отношении детального изучения факторов, определяющих механизмы износа. В качестве эффективного дополнения к экспериментальным исследованиям все чаще используется численное моделирование, в частности конечно-элементный анализ (КЭА) в сочетании с моделью износа Арчарда [21]. Подобные модели позволяют имитировать процессы изнашивания, прогнозировать трибологическое поведение материалов при различных эксплуатационных условиях и оптимизировать конструкцию материала на этапе проектирования, предваряющем проведение физических испытаний. Метод конечных элементов зарекомендовал себя как универсальный и мощный инструмент для моделирования износа. При моделировании динамических нагрузок и различных условий окружающей среды КЭА обеспечивает всесторонний анализ распределения напряжений, деформаций и развития износа [22], позволяя исследовать локальные явления изнашивания и углубленно изучать механизмы износа. Исследования показывают, что точность прогнозирования модели износа значительно возрастает при интеграции закона Арчарда в КЭА [23, 24]. В настоящей работе представлен численный подход, основанный на модели износа Арчарда, результаты которого верифицированы посредством экспериментального анализа. Исследовано трибологическое поведение трех композиционных материалов: чистого ПТФЭ (M1), ПТФЭ с 25%-м содержанием углерода (M2) и ПТФЭ с 20%-м содержанием стекловолокна (M3) в зависимости от таких эксплуатационных параметров, как нагрузка, скорость скольжения и температура. Целью исследования является также оценка прогностической способности предложенной численной модели для анализа износа. Материалы и методы Материалы Образцы были изготовлены методом компрессионного формования и получены от компании Innominds Engineering (Пуна, Махараштра, Индия). Геометрические параметры образцов (радиус 5 мм, длина 32 мм) были обеспечены путем механической обработки на станке с ЧПУ SimpleTurn 5075 (ACEMicromatic, Бангалор, Индия). Внешний вид полученных образцов представлен на рис. 1. Состав и физико-механические свойства исследованных композитов на основе ПТФЭ приведены в табл. 1. Известно, что оптимальная объемная доля углерода в композитах на основе ПТФЭ варьируется в диапазоне от 10 до 30 % в зависимости от конкретного промышленного применения. Однако в рамках а б в Рис. 1. Образцы для испытаний: а – M1; б – M2; в – M3 Fig. 1. Test specimen: а – M1; б – M2; в – M3
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1