Напряженно-деформированное состояние при контактном взаимодействии упруго-вязкопластичных тел в условиях силовых магнитных полей тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

На правах рукописи

Абрамов Игорь Львович

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИ КОНТАКТНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ УПРУГО-ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ ТЕЛ В УСЛОВИЯХ СИЛОВЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Специальность 01.02.04 - Механика деформируемого твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

15 АПР 2015

Тверь 201^

005567165

005567165

Работы выполнена в ФГБОУ ВПО «Тверской государственный технический университет»

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Гультяев Вадим Иванович, доктор технических наук, г. Тверь

Дементьев Вячеслав Борисович, доктор технических наук, профессор, директор института механики УрО РАН, г. Ижевск

Баранов Виктор Леопольдович, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, г. Тула

ФГБОУ ВО Тверской государственный университет, г. Тверь

Защита состоится «29» апреля 2015 г. в 16-00 на заседании диссертационного совета Д 212.262.02 при ФГБОУ ВПО «Тверской государственный технический университет» по адресу: 170026, г. Тверь, наб. А. Никитина, д. 22, ауд. Ц-120

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверского государственного технического университета.

Автореферат разослан

года.

Ученый секретарь диссертационного совета у

Гультяев Вадим Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Активное развитие техники, связанное с повышением скоростей и нагрузок, в последние годы как у нас в стране, так и за рубежом, вновь выдвинуло на первый план проблему совершенствования практически приемлемых расчетных методов, что обусловлено применением материалов с новыми свойствами, а также традиционных материалов, приобретающих новые свойства в специфических условиях эксплуатации. Одним из важных путей решения этой проблемы являются использование нетрадиционных упруго-вязкопластичных материалов в качестве средства для повышения надежности деталей в узлах контакта, а также, например, деформирующего инструмента, обеспечивающего формообразование деталей при пластической обработке металлов давлением.

В указанных условиях следует отметить, что до настоящего времени исследователями в области механики сплошной среды недостаточное внимание уделялось действию сил электромагнитного характера, ввиду их, как казалось ранее, незначительной величины. В то же время известно, например, что при создании физических расчетных моделей в исследованиях, связанных с движением ионизированных сред (плазмы), указанные силы являются определяющим фактором для технического решения проблем управления движением тел в указанных условиях. То есть магнитные силы при определенных условиях достигают весьма значительных величин и их неучет не будет способствовать развитию практики применения расчетных методов.

Поэтому в последнее время приобретают все большее значение разделы механики, посвященные изучению комплексных механических и иных свойств материалов, а также учету таких эффектов в твердых и квазитвердых телах, как теплопередача, магнетизм и электромагнетизм. Указанные явления суть производные от воздействия полей различной природы и различной интенсивности, а потому в настоящее время в механике сплошной среды применение законов термо-, электро- и гидродинамики играют весьма важное значение, хотя отдельные допущения об аддитивности внутренней энергии и энтропии по массам частиц конечного объема тела накладывают серьезные ограничения на универсальность предлагаемых моделей. Поэтому, в частности, учет магнитной составляющей общего силового поля является актуальной научно-технической задачей.

Анализ различных расчетных моделей, применяемых в механике твердого деформируемого тела показывает, что в настоящее время имеет место недостаток теоретических и экспериментальных исследований, учитывающих в фундаментальных

уравнениях механики твердого деформируемого тела такую важную составляющую, как силовое воздействие магнитного поля. Отметим, что в то же время при анализе основных уравнений движения, например, магнитной жидкости, такие факторы учитывают.

Целью диссертационной работы является разработка математических и расчетных моделей, учитывающих при анализе напряженно-деформированного состояния упруго-вязкопластичных тел, находящихся в контактном силовом взаимодействии, эффект влияния силового магнитного поля, а также практическая апробация полученных результатов в практике проектирования.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Установить качественное и количественное влияние различных факторов (вязкость, пластичность, несжимаемость, магнитная проницаемость и т.д.) при создании математических и расчетных моделей для анализа напряженно-деформированного состояния различных структурированных материалов;

2. Оценить влияние различных факторов, включая магнитную проницаемость на физико-механические характеристики материалов тел, находящихся в контактном взаимодействии;

3. Выполнить анализ напряженно-деформированного состояния упругих и упруго-вязкопластичных тел, находящихся в состоянии контакта под воздействием силового магнитного поля;

4. Разработать способ модификации поверхностей контактирующих тел, позволяющий повысить эффект воздействия стационарного силового магнитного поля;

5. Оценить интегральное влияние состояния поверхности на несущую способность вязкопластичных материалов в условиях трехосного неравномерного сжатия;

6. Выработать практические рекомендации по применению разработанных моделей при проектировании и эксплуатации контактирующих тел, обладающих различными упругими и вязкопластичными свойствами.

Объект исследования - контактный узел, содержащий три элемента с различными реологическими свойствами.

Предмет исследования - новые оценки напряженно-деформированного состояния элементов контактного узла, состоящего из упругодеформируемого, вязкопластичного и вязкоупругого элементов.

Методы исследования, использованные в настоящей работе:

- общепринятые, базирующиеся на фундаментальных законах механики

4

деформируемого твердого тела;

- метод учета влияния на напряженно-деформированное состояние рассматриваемых элементов магнитных силовых факторов;

- метод конечных элементов для построения расчетно-дискретной модели контактного узла, состоящего из трех элементов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- получены фундаментальные уравнения равновесия для сплошных однородных материалов, содержащие поправку в части влияния силовой составляющей линейного и нелинейного характера магнитного силового фактора;

- получены уравнения связи между напряжениями и скоростями деформации с учетом влияния магнитного силового фактора, имеющего линейный и квазилинейный характер;

- на основе полученных уравнений выполнен численный анализ напряженно-деформированного состояния упругих и упруго-вязкопластичных материалов тел, находящихся в контактном взаимодействии;

- разработан способ модификации (аморфизации) нагруженных поверхностей контактирующих тел, материал которых обладает высоким комплексом физико-механических характеристик.

Достоверность представленных научных положений и выводов подтверждается соответствием результатов теоретического и экспериментального исследования, применением аппаратуры, прошедшей метрологический контроль, а также контролем ВНИИ Государственной патентной экспертизы при проверке достоверности результатов испытаний на предмет выдачи патентного свидетельства (патент РФ №2187543 от 20.08.2002 г.).

Достоверность результатов практического применения предложенных рекомендаций подтверждена Актом технического внедрения.

Практическая значимость работы заключается в следующих результатах:

- получена система фундаментальных уравнений, которыми обоснована необходимость внесения поправки в случае эксплуатации узла контактирующих деталей в условиях силового магнитного поля;

- согласно представленному техническому акту внедрения проведены эксплуатационные испытания двух партий шестерен, изготовленных из стали 12ХНЗА и стали 40Х, которые показали существенное повышение долговечности деталей в среднем на 20...25%, что позволило рекомендовать разработанный автором

технологический процесс в производство;

- применение магнитных композиций, согласно техническому акту внедрения, вязко-пластичных материалов в качестве промежуточной среды позволило повысить надежность шестерен до уровня 25-28%.

Внедрение результатов работы осуществлено в ООО «Технологическая компания», что подтверждено техническим актом внедрения.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях:

- на V МНТК ЦНТЛ РАН (г.Шатура, 1995 г.);

- на XXI НТК Ижевского Государственного технического университета (г.Ижевск, 1998

г.);

- на НТК Тверского Государственного технического университета (г.Тверь, 1999 г.);

- на УП международном симпозиуме «Проблемы прочности, пластичности и устойчивости в механике деформации тела» (г.Тверь, 2010 г.)

- на I международной научной и практической конференции «Наука и образование -2014» (гг. Белгород, Шеффилд, 2014 г.)

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 13 работах, в том числе выпущена одна монография объемом 116 с. (опубликована также в Германии), одна статья опубликована в журнале SPIE (США), а также получен патент РФ №2187543 от 20.08.2002 г. Три работы опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка литературы из 111 наименований и приложения, касающегося технического внедрения. Диссертация содержит 116 страниц основного текста, в том числе 57 рисунков и 4 таблицы. Общий объем работы вместе с иллюстрациями составляет 126 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение посвящено обоснованию актуальности выбранной темы, сформулированы цель и задачи исследования в части решения вопросов анализа напряженно-деформированного состояния упруго-вязкопластичных тел при их контактном взаимодействии в условиях силовых магнитных полей. Показана теоретическая и практическая значимость работы.

Первая глава посвящена анализу контактного взаимодействия тел, материалы

которых резко различны по своим реологическим свойствам. К таким видам контактного взаимодействия можно отнести контакты в зубчатых зацеплениях различного вида, контакты поражающих элементов стрелкового оружия (пули, снаряды) с поверхностью канала ствола, контакты деформирующего элемента с заготовкой при пластической обработке металлов давлением. Во всех указанных случаях узел контактного взаимодействия может быть рассмотрен как некоторая система, состоящая из следующих элементов:

- упругое тело из материала, обладающего высокими механическими свойствами (инструмент);

- вязкопластичное промежуточное тело из материала, обладающего свойствами переносить большие пластические деформации без нарушения структурного состояния сплошности (смазочная среда);

- упруговязкое тело из материала, обладающего свойствами переносить большие пластические деформации на уровне предела текучести, сохраняя остаточные напряжения различных знаков (обрабатываемая деталь, зубчатое колесо и пр.). Ввиду значительной сложности решения контактных задач как в теории упругости,

так и в теории пластичности чаще всего исследователи рассматривали решение задачи при отсутствии так называемого вязкопластичного элемента, но фактически полагалось, что трение в области контакта тел отсутствует.

В работах A.A. Ильюшина, И.Я. Штаермана, Л.Прандтля, А Надаи, В.В. Соколовского, А.Ю. Ипшинского, Л.А. Галина, В.М. Александрова, Б.Л. Ромалиса, И.Г. Горячевой, И.В. Крагельского, Ю.Н. Дроздова даны решения по многим контактным задачам машиностроения, поскольку любая машина или механизм с точки зрения структурного строения может быть рассмотрена как система взаимодействующих деталей. В этом случае задача расчетчика заключается в создании расчетной схемы, наиболее отвечающей условиям работы каждой отдельной детали в части действующих нагрузок (или напряжений), а также в части возникающих перемещений (деформаций), обеспечивающих нормальную эксплуатацию машины или механизма.

В частности, в работах И.Я. Штаермана рассмотрена контактная задача взаимодействия вдавливаемого штампа при наличии трения сцепления с деформируемой полосой. Однако, в указанном случае величины коэффициентов трения принимали либо постоянными на поверхности взаимодействия, либо изменяющимися по линейному закону, что не давало возможности записать граничные условия с высокой степенью достоверности. А. Ю. Ишлинский рассмотрел задачу, касающуюся устойчивости (неразрывности

фактически, согласно A.A. Ильюшину) вязкопластического течения полосы, пользуясь эйлеровым (а не лагранжевым) способом описания движения сплошной среды. Им было принято реологическое уравнение для вязкопластичного промежуточного тела в виде, предложенным Ю.К.Бингамом:

Величину ц часто называют пластической вязкостью. Величину го обычно принято называть предельным напряжением сдвига или пластической постоянной, при достижении которой вязкопластичная среда переходит в состояние течения (деформирования).

Следует отметить, что величина ц изменяется при изменении скорости сдвига, причем это изменение является достаточно существенным. В существующих решениях по изучению устойчивости вязкопластического течения особое внимание уделено температурной составляющей деформации и тепловой составляющей энергии. Так в теории вязкопластических течений, разработанной А. Ильюшиным, рассмотрены вязкопластические тела, для которых внутренняя энергия является функцией температуры и объемной деформации материала, а работа сдвигового внутреннего сопротивления полагается в основном распределенной равномерно по деформируемому объекту. Причем компоненты тензора деформации (£0) считались большими по сравнению с таковыми, определенными на уровне предела упругости. Сдвиговое напряжение предполагалось зависящим от температуры, скорости течения и давления. При указанных допущениях было показано, что для вязкопластического течения возможна неустойчивость процесса, то есть образование разрывов в первоначально сплошном теле.

Другой вариант решения задачи о вязкопластическом течении полосы дал А.Ю. Ишлинский. Он решил задачу, пользуясь эйлеровым способом описания движения сплошной среды. Полагая, что течение среды происходит по Ю.К. Бингаму, А.Ю. Ишлинский показал, что компоненты тензора напряжений в прямоугольной системе координат могут быть представлены в виде (для плоской задачи):

т = т о + (IV

(1)

ах = 2ц — + т0- coszd + ав:

di> „ Oy = 2/1 —+ Г„ ■ COS20 + £7„;

ду

(2)

Величину угла обычно определяют из соотношения

Зи , дй

дх ду

а величину по формуле вида

етх + ау + (7г

3

(4)

В случае, если необходимо рассмотреть пространственную задачу, то соотношения (1) принимают вид:

Остальные фундаментальные уравнения записывают как для объемного (в общем случае), либо как для осесимметричного тела, получая (при записи соответствующих граничных условий) замкнутую систему уравнений, при определенных граничных условиях имеющую единственное решение.

Также представляет интерес решение, предложенное А. Надаи по анализу напряженно-деформированного состояния вязкопластичной среды, сжимаемой между двумя длинными прямоугольными жесткими плитами.

Итак, рассматривая имеющиеся решения, необходимо отметить, что в фундаментальных уравнениях до настоящего времени в уравнениях состояния или движения вязкой среды отсутствуют составляющие внешних магнитных воздействий. Это касается и свойств вязкопластической среды и свойств контактирующего с ней тела. Таким образом необходимо получить фундаментальную систему уравнений, учитывающую особые свойства вязкопластического тела. В качестве практического примера можно привести пример эффективного использования консистентных магнитных смазочных материалов для зубчатых передач, работающих в условиях высоких давлений.

Вторая глава посвящена установлению количественных связей между несущей способностью вязкопластичного тела, обладающего особыми свойствами, в частности магнитными, и его физико-механическими свойствами

Обычно в практике расчетов составляющие некоторых силовых факторов, входящие в уравнения равновесия и не являющиеся сколько-нибудь значительной количественной величиной (объемные, магнитные и инерционные силы), не учитывают в расчете, оговаривая их незначительное влияние. Однако в случае действия силового магнитного поля, как показывает практика эксплуатации вязкопластичных магнитных смазочных материалов это влияние может быть существенным.

= сгг ■ 1 +

(5)

Как доказано работами проф. Павлова В.Г., внесение поправки на силовое магнитное взаимодействие материалов в уравнение Навье-Стокса в виде:

у^ЪР-^дгаар+^чЧ, (6)

где из числа массовых сил действуют сила тяжести и сила, вызванная неоднородностью магнитного поля, определяемые в виде:

А. = ~кд, Р2 = (МдгаО)Н ,

что повышает адгезионную прочность сцепления вязкопластичного смазочного материала на 25. ..28 %. Это радикально изменяет картину взаимодействия в системе узлов контакта.

Однако в настоящее время остается невыясненным вопрос об аналогичном (или даже более существенном) влиянии силовой составляющей магнитного поля на величину предельного давления в слое вязкопластичной среды, что обеспечило бы устойчивость этой среды.

Пусть действие магнитной составляющей на частицу вязко-пластичного материала аналогично действию гравитационной силы. Тогда фундаментальные уравнения равновесия принимают вид:

'Зах Этух дт2х _ д дх ду дг

дх т ду Т дг У']

дтхг дтгу даг _ _ ■ дх ду дг

где Мх, Му, М2 - удельные объемные составляющие магнитных сил, равномерно распределенные по объему вязкопластичного тела.

Следовательно, уравнения состояния (аналогично уравнениям Ламе) для вязкопластичного тела могут быть записаны в виде (согласно А.Надаи):

+ = (8)

Таким образом, для решения задачи можно использовать (при постоянной вязкости) точные решения математической теории упругости. Решения, содержащие основные условия, можно получить численными методами, считая магнитную составляющую

постоянной величинои.

Поскольку для рассматриваемого вязкопластичного материала многочисленными опытами (Б.И. Береснев, В.Л. Колмогоров, В.И. Уральский, В.И. Казаченок, Е.И. Исаченков и др.) было доказано, что вязкость является функцией гидростатического давления, то важно количественно определить эту функциональную зависимость.

Необходимо отметить, что принятые допущения о постоянстве сил магнитного взаимодействия позволяют решить задачу о равновесии вязкопластичного слоя только в первом приближении, так как известно, что величины (М„, Му, М2), входящие в уравнение системы (8) фактически являются функциями координат. Поэтому в общем виде следует рассматривать градиенты этих функций, а затем находить по указанным градиентам их значения. То есть уравнения равновесия в уточненном варианте принимают вид:

Гд"х | дтух | дтгх дНх _ 0 дх ду дг дх '

+ ^ + ^ + ^ = (9)

дх ду дг ду

I дт"2 | дту* | а"г | аНг = о

^ дх ду дг дг '

где Нх, Ну, Н2 подлежат определению, исходя из многих факторов (геометрия слоя, магнитная проницаемость материала вязкопластичного слоя, магнитная проницаемость материалов контактирующих элементов и так далее). Это сложная задача и она требует особого рассмотрения. Для получения спектра частных решений при конкретных значениях составляющих магнитных усилий можно использовать численные методы. В этом случае наиболее рационально использовать преобразованную систему уравнений (8) в виде:

. . дв0 дНг _ ^ + — + — =0,

где градиенты магнитных составляющих могут быть использованы при определении функций Нх, Ну, Н2 в общем случае нагружения. Принятие системы основных уравнений в виде (10) позволяет упростить задание граничных условий в виде конкретных перемещений на границах контактирующих элементов системы взаимодействующих тел.

Третья глава посвящена анализу и решению уравнений, описывающих поведение материалов тел, находящихся в контакте. Как было указано ранее, рационально выполнить решение в перемещениях, используя уравнения (10), так как в этом случае при принятии одного из тел недеформируемым (£ = " , °т = °° ) вид граничных условий существенно

11

упрощается.

Поскольку слой вязкопластического материала, обладающего магнитными свойствами, обеспечивает повышение усилий сцепления вязкопластического материала с упруговязким в зависимости от степени намагниченности, то можно констатировать, что устойчивость (по А.Н. Ильюшину) вязкопластического слоя следует считать обеспеченной.

Описанная расчетная схема была использована для анализа напряженно-деформированного состояния тела. Расчет выполняли, применяя программный комплекс АЛ^УВ. Поскольку по мере роста пластической деформации контактное давление выравнивается по контактной поверхности, то для упрощения задания граничных условий решение выполняли, используя основные уравнения в перемещениях. Для расширения возможностей использования решения принимали достаточно широкий спектр изменения коэффициента трения в виде последовательности ¡=0; 0.1; 0.2; 0.3 (в безразмерных единицах). Деформированный элемент смоделировали объемными конечными элементами типа зоНё65. Модуль упругости на начальном участке диаграммы деформирования упругого тела принимали равным 2-105 МПа. Коэффициент Пуассона для упругой области принимали равным и=0.3.

■лож /\NSYS

а б

Рис. 1. Расчетная схема узла контакта и разбивка на конечные элементы в виде тетраэдра (а) и гексаэдра (б) Расчету подлежали линейные перемещения в направлениях нормали к поверхности и по направлению контактной линии, а также напряжения по указанным направлениям и эквивалентные напряжения по Губеру-Мизесу, поскольку они определяют переход к пластическому состоянию.

Анализ картин распределения напряжений и деформаций показывает, что при

отсутствии сил трения на контактирующих поверхностях наиболее опасными точками следует признать точки, расположенные непосредственно на периферии отпечатка. Хотя напряжения по оси нагрузки и достигают самых значительных величин, но поскольку в этих точках имеет место неравномерное трехосное сжатие, то касательные напряжения там невелики. Они составляют величины существенно меньшие предела текучести при сдвиге, следовательно, непосредственно под индентором пластические деформации возникают малые и контактную прочность в этой зоне следует считать обеспеченной.

Подобные типы расчетов были выполнены для хрупких высокопрочных (стали У10, У12) и хрупких низкопрочных (бетоны В15, В30) материалов. Влияние режима гидродинамического трения в таких случаях проявилось еще более ярко. В частности, характер распределения перемещений в направлении осей, перпендикулярных оси нагружения, стал почти равномерным.

Четвертая глава посвящена решению вопроса о практическом применении полученных решений.

Применение магнитного вязкопластического материала в узлах контакта позволяет говорить о повышении несущей способности слоя этого материала, однако при дальнейшем повышении ресурса надежности возникает ряд проблем, решить которые можно при помощи модифицирования самой поверхности трения.

В этих условиях такой параметр, как твердость поверхности становится одним из важнейших. В соответствии с техническими требованиями, предъявляемыми к указанным условиям, структура поверхностного слоя должна быть, во-первых, однородной, во-вторых, обладать высокой твердостью и высокой пластичностью, и, наконец, в-третьих, иметь высокие характеристики контактной усталостной прочности. Как следует из приведенного перечисления основных требований, некоторые из них носят мало совместимый характер (высокая твердость и высокая пластичность), поэтому после многочисленных вариантов обработки для получения нужных характеристик поверхностных слоев был применен усовершенствованный технологический процесс лазерной обработки оплавлением с последующим глубоким охлаждением до температуры жидкого азота. Технологическая схема обработки и конструктивная схема обрабатывающего устройства (рис.2) приведены в патенте РФ №2113508 от 20.06.1998 г.

Микрофотографии поверхностей, обработанных по различным технологиям, а также, для сравнения, необработанные представлены на рис. 3.

Рис.2. Общий вид полупромышленной установки для получения аморфного слоя на наружной поверхности шестерни

1 - лазер, 2 - объектив, 3 - среда охлаждения, 4 - шестерня, 5 - емкость

Как видно из анализа фотографий, зернистая кристаллитная структура наиболее ярко выражена на необработанных поверхностях. При применении стандартной технологии термоупрочнения (закалка+отпуск) кристаллитная структура обладает заметно меньшим размером зерна. При применении лазерной обработки оплавлением с последующим быстрым охлаждением кристаллитная зернистая структура отсутствует, на основании чего можно сделать вывод о том, что поверхностный слой становится аморфным.

Рис. 3. Микроструктура поверхности стали 40Х: а) - необработанная, б)- закалка+отпуск, в) - аморфизированная масштаб 1: 20000

Наличие сплошного аморфного слоя весьма важно при применении в высокоответственных узлах машин, таких, например, как коробка переключения передач мотоцикла. Для проверки этого предположения обработке по технологии аморфизации были

14

подвергнуты рабочие поверхности шестерни второй передачи мотоцикла «Сова». Стендовые и эксплуатационные испытания показали, что долговечность возросла почти в 1,5 раза.

Исходя из изложенного, можно предложить использование данной технологии, например, в производстве высокофорсированной техники, в частности, спортивной, где требуется высокая надежность и долговечность ответственных узлов трения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан ряд математических моделей, который позволил повысить надежность расчетов в части анализа напряженно-деформированного состояния контактирующих тел, находящихся в условиях силового магнитного поля. Предложенные модели учитывают силовое воздействие на нагруженный элемент в виде магнитной составляющей, принимающей постоянное или переменное значение, амплитудная величина которых составляют от 10 до 20% от внешней силовой нагрузки.

2. Предложенные поправки в уравнения равновесия, а также уравнения, описывающие поведение вязкопластичных и упруговязких материалов при статическом нагружении, позволили установить, что ранее неучитываемые факторы (магнитные силы, аморфные покрытия, изменение вязкости под давлением) оказывают существенное влияние на условия протекания процессов пластического деформирования материалов. Распределенные по объему силовые магнитные факторы, как известно, носят характер объемных составляющих напряжений, которые на границах контактных взаимодействий элементов узлов машин оказывают существенное влияние, повышая (на 20...30%, согласно полученным данным) напряжения сдвига в упруговязком элементе системы.

3. Численное решение задачи анализа напряженно-деформированного состояния вязкопластичных и упруговязких материалов при статическом нагружении показало, что даже в первом приближении фактор силового магнитного воздействия может положительно сказаться на повышении несущей способности деталей. При статическом воздействии силового магнитного фактора повышение несущей способности вязкопластичного слоя составляет величину до 20%. В случае воздействия переменного магнитного поля с ускорением частиц материала на контактной поверхности до это повышение достигает величин 30% и более. Сказанное можно объяснить тем, что при повышении скорости деформирования

вязкость пластичного материала возрастает в несколько раз.

15

4. Разработанная технология получения аморфных покрытий с высокими физико-механическими характеристиками (микротвердость, пластичность) дает возможность получить дополнительные резервы долговечности в части улучшения характеристик выносливости (на 20-30%) материалов деталей, работающих в условиях силового контакта. Следует отметить, что характеристики твердости в рассматриваемом случае были повышены в 2,5.. .3 раза.

5. Учет интегрального положительного влияния ранее неучитываемых факторов расширяет возможности практического применения расчетных методов в части повышения надежности и долговечности тяжелонагруженных деталей машин различного назначения. Как показали сравнительные технологические испытания, применение системного подхода (повышение вязкости вязкопластического элемента, повышение твердости контактной поверхности вязкоупругого элемента) позволяет повысить долговечность деталей узла контакта в отдельных случаях до 1,5 раз.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Минобриауки РФ

1. Абрамов Л.М., Хмурович Ф.Л., Абрамов И.Л. Исследование механических свойств аморфных композиционных материалов при объемных напряженных состояниях. // Вестник Ижевского государственного технического университета. № 1, 2010. -Ижевск, ИжГТУ. -С.29-30.

2. Абрамов Л.М., Хмурович Ф.Л., Абрамов И.Л. Математическая модель состояния слоя вязкопластичного смазочного материала, обладающего магнитными свойствами. // Вестник Ижевского государственного технического университета. № 3, 2010. -Ижевск, ИжГТУ. - С.23-25.

3. Абрамов Л.М., Абрамов И.Л. К вопросу расчета изгибаемых железобетонных элементов на прочность по предельным состояниям. // Бетон и железобетон. 2011 -№6, М.: «Ладья». - С.41-44.

Публикации в остальных изданиях

4. Абрамов И.Л. Получение высокодисперсного порошкообразного наполнителя к смазочному материалу химическим методом // Механика и физика фрикционного контакта. Межвуз.сб.науч.тр. -Тверь, ТГТУ, 1998.-С.65-66.

5. L.M. Abramov, V.P. Karabanov, I.L. Abramov, A.S. Astakhin. Investigation of possibility of substitution of 12XH3A steel in the process of manufacturing gears of motorcycle "Sova"

gearing box. // SPIE magazine, vol. 2713 - 01.1995. - Pp. 328-330.

6. Абрамов JI.M., Хмурович Ф.Л., Абрамов И.Л. Механика деформирования элементов узла трения. // Lambert Academic Publishing. - 2012. - 116с.

7. Болотов А.Н., Абрамов И.Л. Патент РФ №2187543 от 20.08.2002. Металлоплакирующая смазка.

8. Абрамов Л.М., Хмурович Ф.Л., Абрамов И.Л. Применение аморфных композиционных покрытий для повышения износостойкости тяжелонагруженных зубчатых передач. // Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел деталей технологического и энергетического оборудования. Тверь, 2010. -В.З.-С. 182-184.

9. Абрамов Л.М., Карабанов В.П., Астахин A.C., Абрамов И.Л Исследование возможности замены стали 12ХНЗА при изготовлении шестерни коробки передач мотоцикла «Сова» (тезисы). И ЦНТЛ РАН. - 06.1995. - V МНТК.

10. Абрамов И.Л. Сравнительный анализ влияния присадок на смазочные свойства масла. // Механика и физика фрикционного контакта. Межвуз.сб.науч.тр. - Тверь, ТГТУ, 1997, - С.62-65.

П.Абрамов Л.М., Абрамов И.Л. Математическая модель состояния слоя вязкопластичного смазочного магнитного материала. VII международный симпозиум «Проблемы прочности, пластичности и устойчивости в механике деформируемого тела», тезисы докладов. - Тверь, 2010, - С.9-10.

12. Абрамов Л.М., Абрамов И.Л. Напряженно-деформированное состояние элементов системы узла контакта, имеющих различные свойства в условиях силового магнитного поля// Materials of the I International scientific and practical conference, "Science and Education", 5-6 September 2014 on Physics. Sheffield - Belgorod. - C.45-49.