МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗНОСА ПРИ ТРЕНИИ КАЧЕНИЯ С ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЕМ

В работе рассматривается разработанные авторами математическая и численная модели изнашивания эластомерных материалов при стационарном качении с проскальзываем. При разработке математической модели были использованы классические представления о кинематических характеристиках качения массивной эластомерной шины по абразивной поверхности диска. Для описания интенсивности изнашивания в модели использованы представления о износе сформулированные Д. Арчардом и модифицированные применительно к исследуемым объектам – резинам на основе каучуков СКИ-3 и СКС-30-АРКМ-15, армированных углеродными наноструктурами. Численная реализация математической модели выполнена в программном комплексе Matlab. С целью упрощения численного расчета было принято решение о переходе модели качения с проскальзыванием к модели о чистом скольжении. Выбор шага интегрирования по времени позволил стабилизировать неустойчивость решения. Таким образом в численной модели рассматривалось скольжение эластомерного цилиндра по абразивной поверхности диска со скоростью, равной скорости проскальзывания и варьированием нормальной нагрузки. В качестве численного метода расчета использован метод конечных элементов (МКЭ). При фиксированной глубине вдавливания проведена верификация разработанной модели. По результатам моделирования получены зависимости интенсивности изнашивания эластомерного материала от величины удельных давлений. Сравнительный анализ результатов моделирования и данных, полученных экспериментальным путем, позволил установить из разницу на уровне 20 процентов, что может быть связано с ограничениями модели, которая не учитывает тепловые характеристики материалов. Таким образом разработанная модель показала свою состоятельность и в дальнейшем будет доработана с учетом выявленных ограничений.

математическая модель, трение, качение