МЕТОДИ ПОСИЛЕННЯ ЕФЕКТІВ ПРИ ДИСКРЕТНО-КОНТИНУАЛЬНОМУ ЗМІЦНЕННІ ЕЛЕМЕНТІВ МАШИНОБУДІВНИХ КОНСТРУКЦІЙ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0775.2025.2.13Анотація
Для забезпечення працездатності сучасних машинобудівних конструкцій застосовуються різні методи зміцнення поверхневих шарів їхніх контактуючих деталей. Одним із найбільш ефективних методів є дискретно-континуальне зміцнення. Цей метод полягає в тому, що одна із деталей зміцнюється континуально, а інша - дискретно. У результаті посилюються позитивні властивості кожного із методів. При цьому їх негативні властивості знижуються. У результаті досягається ефект синергії. Тобто, сукупний ефект набагато перевершує суму ефектів від застосування кожного методу. Разом із тим цей дискретно-континуальний метод зміцнення теж має обмежені можливості. Для посилення ефективності цього методу необхідно застосовувати якісь нові фізичні ефекти. Це і було запропоновано. Зокрема, розроблено метод температурного впливу на пару дискретно-континуально зміцнених контактуючих деталей. При такому додатковому впливі посилюються ефекти, які раніше досягалися без нього. Зокрема, під силовим навантаженням контактуюча поверхня дискретно зміцненого тіла набуває пагорбистого профілю. За рахунок цього відбувається сприятливий перерозподіл контактного тиску. У результаті відбувається позитивний ефект: підвищується міцність, знижується зношування, зростає ККД. Якщо ж застосовувати температурний вплив, то навіть без силового навантаження поверхня дискретно зміцненого тіла набуває пагорбистого профілю. Тобто позитивний ефект при застосуванні дискретно-континуального зміцнення посилюється. Іншими словами, здійснюється попереднє формування сприятливого мікропрофілю поверхні деталі. Крім того, температура стає керуючим фактором. Шляхом зростання/зниження температури можна регулювати міру впливу на сукупний інтегральний результат від застосування дискретно-континуального методу зміцнення. Цей ефект названо «Т-ефект».
Ключові слова: «∆-ефект», дискретно-континуальне зміцнення, «σ-ефект», контактна взаємодія, «Т-ефект», напружено-деформований стан
Посилання
Високотехнологічні автономні турбодетандерні електричні станції задля енергобезпеки та енергонезалежності: монографія / М. А. Ткачук та ін.; за заг. ред. М. М. Ткачука. Харків: ФОП Панов А. М., 2025. 196 с.
Ткачук М. М., Новіков М. К., Грабовський А. В., Кравченко С. О., Ткачук М. А., Подрєза С. М. Створення технології дискретно-континуального зміцнення елементів автономних турбодетандерних електростанцій. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР. 2024. № 1. С. 121-133. doi:10.20998/2079-0775.2024.01.12
Грабовський А.В., Ткачук М.М., Кравченко С.О., Ткачук М.А., Льозний О.С., Ткачук Г.В., Новіков М.К. Ефект температурного впливу на контактну взаємодію дискретно-континуально зміцнених тіл. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР. 2025. № 1. С. 19-26.
Tkachuk, M., Lvov, G., Kravchenko, S., Moiseiev, S., Novikov, M., Burniashev, A., Pakki, G., Podrieza, S. (2023). Substantiating promising technical solutions for turbo-expander power plants based on the research into working processes and states. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (124)), 98–105. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.285865
Tkachuk N. A., Kravchenko S. A., Pylev V. A., Parsadanov I. V., Grabovsky A. V., Veretelnik O. V. (2019) Discrete and Continual Strengthening of Contacting Structural Elements: Conception, Mathematical and Numerical Modeling. Science and Technique. 18 (3), 240–247. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-3-240-247 URL: https://sat.bntu.by/jour/article/view/1980/1794
Dyyak, I.I., Prokopyshyn, I.I., Prokopyshyn, I.A., Styahar, A.O. (2024). Numerical Analysis of Contact Between Elastic Bodies in the Presence of Thin Coating and Nonlinear Winkler Surface Layers. In: Altenbach, H., Bogdanov, V., Grigorenko, A.Y., Kushnir, R.M., Nazarenko, V.M., Eremeyev, V.A. (eds) Selected Problems of Solid Mechanics and Solving Methods. Advanced Structured Materials, vol. 204. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-54063-9_9
Martynyak, R.M., Prokopyshyn, I.A. & Prokopyshyn, I.I. Contact of Elastic Bodies with Nonlinear Winkler Surface Layers. J Math Sci 205, 535–553 (2015). https://doi.org/10.1007/s10958-015-2265-0
Prokopyshyn, I.I., Styahar, A.O. Numerical Analysis of Contact of the Elastic Bodies One of which Has a Discontinuous Thin Coating. Mater Sci 57, 734–744 (2022). doi.org/10.1007/s11003-022-00602-0
Prokopyshyn, І.І., Styahar, А.О. Investigation of Contact between Elastic Bodies One of Which has a Thin Coating Connected with the Body through a Nonlinear Winkler Layer by the Domain Decomposition Methods. J Math Sci 258, 477–506 (2021). https://doi.org/10.1007/s10958-021-05562-5
Kinderlehrer D., Stampacchia G. An Introduction to Variational Inequalities and Their Applications. Classics in Applied Mathematics (Vol. 31). SIAM, 2000. 333 р.
Trémolières R., Lions J.-L., Glowinski R. Numerical Analysis of Variational Inequalities. Amsterdam: Elsevier, 2011. 775 р.
Pohrt, R., Popov, V. L. (2013). Contact mechanics of rough spheres: Crossover from fractal to hertzian behavior. Hindawi Publishing Corporation Advances in Tribology, 2013, Article ID 974178, 4 p. doi:10.1155/2013/974178
Li, Q., Pohrt, R., Lyashenko, I. A., Popov, V. L. (2018). Boundary element method for nonadhesive and adhesive contacts of a coated elastic half-space. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 1350650119854250.
Ciavarella M. (2015). Adhesive rough contacts near complete contact. International Journal of Mechanical Sciences, vol. 104, рр. 104–111.
Persson BNJ. (2001). Elastoplastic contact between randomly rough surfaces. Physical Review Letters, vol. 87(11), рр. 116101.
Pohrt R., Popov V. L. (2013). Contact stiffness of randomly rough surfaces. Scientific reports, vol. 3(1): 3293.
Li Q., Popov V. L. (2019). Adhesive contact between a rigid body of arbitrary shape and a thin elastic coating. Acta Mechanica, vol. 230, iss. 7, pp. 2447–2453.
Sobol, O. V., Pinchuk, N. V., Meylekhov, А. А., Subbotina, V. V., Dur, O., Stolbovoy, V. А., & Kovteba, D. V. (2020). Structural engineering of multi period (ТiМо) N/ZrN vacuum arc coatings. Functional materials, 4, 737. https://doi.org/10.15407/FM27.04.736
Postelnyk, H. O., Pinchuk, N. V., Meylekhov, A. A., Zhadko, M. A., Andreev, A. A., & Stolbovoy, V. A. (2021). Influence of Bias Potential Magnitude on Structural Engineering of ZrN-Based Vacuum-Arc Coatings. Physics and Chemistry of Solid State, 22(1), 66-72. https://doi.org/10.15330/PCSS.22.1.66-72
Sobol’, O., Dur, O. (2020). Structural Engineering of Nanocomposite Coatings Based on Tungsten and Titanium Carbides. In: Ivanov, V., Trojanowska, J., Pavlenko, I., Zajac, J., Peraković, D. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing III. DSMIE 2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-50794-7_54
Subbotinа, V., Sоbоl, O., Belozerov, V., Subbotin, A., Smyrnova, Y. (2020). A study of the phase-structural engineering possibilities of coatings on D16 alloy during microarc oxidation in electrolytes of different types. Easterneuropean journal of enterprise technologies. Vol. 4. no. 12 (106), pp. 14–23. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209722
Субботін О. В., Білозеров В. В., Волков О. О., Субботіна В. В., Шевцов В. М. Фрикційні властивості МДО-покриттів на алюмінієвих сплавах. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР. 2022. № 2. С. 59–63. DOI: https://doi.org/10.20998/2079-0775.2022.2.07
Martin, J., Leone, P., Nomine, A., Veys-Renaux, D., Henrion, G., Belmonte, T. (2015). Influence of electrolyte ageing on the plasma electrolytic oxidation of aluminium. Surf Coat Technol.. 269, 36–46. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat. 2014.11.001.
Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности. М.: Мир, 1987. 542 с
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
