Исследовано поведение коэффициента трения между жестким коническим индентором и эластомером с учетом локального нагрева, обусловленного диссипацией энергии при трении. Эластомер описывался моделью вязкоупругого материала Кельвина с экспоненциальной зависимостью вязкости от температуры. Показано, что коэффициент трения полностью определяется двумя безразмерными величинами, зависящими от нормальной силы, скорости скольжения, параметра температурной зависимости вязкости, а также от модуля сдвига материала, его вязкости при комнатной температуре и наклона образующей индентора. При этом одна из упомянутых безразмерных величин, не включающая скорость скольжения, определяет форму зависимости коэффициента трения от скорости скольжения. В зависимости от значения данного управляющего параметра, можно выделить области слабого и сильного влияния температуры на коэффициент трения. Для аналитического описания зависимостей коэффициента трения в области сильного влияния температуры предложено обобщение процедуры “master curve”, включающее масштабные множители как по горизонтальной, так и по вертикальной осям координат, в отличие от классического подхода, предложенного Грошем.

We investigate the coefficient of friction between a rigid cone and an elastomer with account of local heating due to frictional dissipation. The elastomer is modeled as a simple Kelvin body and an exponential dependency of viscosity on temperature is assumed. We show that the coefficient of friction is a function of only two di-mensionless variables depending on the normal force, sliding velocity, the parameter characterizing the temperature dependence as well as shear modulus, viscosity at the ambient temperature and the indenter slope. One of the mentioned dimensionless variables does not depend on velocity and determines uniquely the form of the dependence of the coefficient of friction on velocity. Depending on the value of this controlling variable, the cases of weak and strong influence of temperature effects can be distinguished. In the case of strong dependence, a generalization of the classical “master curve” procedure introduced by Grosch is suggested by using both horizontal and vertical shift factors.

Исследован процесс наноконструирования медного образца в паре трения с инструментальной сталью. Проведен структурный анализ нанокристаллического слоя, образующегося при трении на поверхности образца. Предложен механизм деформации данного слоя, подобный течению вязкой неньютоновской жидкости или гранулированной среды.

Получены зависимости электропроводности контакта и интенсивности изнашивания металлических материалов от плотности электрического тока в условиях трения скольжения. Установлено, что легирование основы материала приводит к ускорению разрушения поверхности трения. Методом оже-спектрометрии определено присутствие кислорода около 40 ат. % в поверхностном слое. Методом рентгенографии показано, что в поверхностном слое формируется оксид FeO, который способствует увеличению электропроводности контакта.

We numerically calculated the coefficient of friction between a rigid cone and a viscoelastic Kelvin body under step-wise change of the velocity of sliding. The time dependence of the coefficient of friction has been empirically approximated. We show that the transition process has different character for the cases of increasing and decreasing of the sliding velocity.Проведен численный расчет коэффициента трения между жестким коническим индентором и основанием Кельвина при скачкообразном изменении скорости скольжения. Построена эмпирическая оценка, аппроксимирующая зависимость коэффициента трения от времени. Показан различный характер протекания переходного процесса в случае увеличения и уменьшения скорости скольжения.

Методами спекл-интерферометрии, электронной. оптической и атомно-силовой микроскопии исследованы структура и закономерности деформирования поверхностных слоев металлов и сплавов при трении. Проанализированы причины локализации деформации. Предлагается объяснение высокой износостойкости стали Гадфильда на основе данных об эволюции структуры поверхностного слоя.

На основе дискретно-континуального подхода рассмотрена модель механического взаимодействия в пятне контакта при трении скольжения. Проанализирован частотный спектр возникающих упругих волн, показано наличие частот, зависящих от шероховатости профиля взаимодействующих поверхностей. Анализ, выполненный с помощью Фурье- и вейвлет-преобразований, позволит выявить сложную структуру возникающих при трении упругих волн. Сделан вывод о том. что закономерности процесса изнашивания могут быть изучены на основе анализа соответствующих акустических спектров.

Изучены процессы изнашивания керамики на основе тетрагонального диоксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия (Y-TZP), при высокоскоростном скольжении по стали без смазочного материала. Испытания проводились по схеме палец-диск до скоростей скольжения 47 м/с. Показано, что в процессе испытаний на изнашивание на поверхности керамических материалов Y-TZP и Y-TZP-Al2O3 возникают трибослои сложного состава, которые являются причиной немонотонного изменения интенсивности изнашивания. На первой стадии при увеличении скорости скольжения (от 0,1 до 4 м/с) имеет место смена типа изнашивания от нормального к катастрофическому с высокой интенсивностью изнашивания. На второй стадии (в диапазоне скоростей от 6 до 47 м/с) интенсивность изнашивания уменьшается практически до начальных значений, характерных для малых скоростей скольжения (0,1 м/с). В этом диапазоне скоростей имеет место практически безысносное трение керамик Y-TZP и Y-TZP-Al2O3.