§ 4. Контактное взаимодействие при ударе Тензор напряжений в потоке гранулированной среды [см. Сэвидж С. Джефри Д. Тензор напряжений в потоке гранулированной среды. В сб. Механика гранулировенных сред. Механика быстрых движений. –М,: Мир, 1985, стр. 147…170 ] Тензор – оператор, преобразующий векторы в векторы. Определить тензор означает задать правила, по которым работает оператор ( 
, где 
— оператор. 
A 
В работе Сэвиджа С. и Джефри Д [ ] рассмотрены макроскопические напряжения, возникающие в дисперсной среде, состоящей из твердых упругих сферических частиц и подвергающейся объемному деформационному движению. При этом влиянием межчастичной жидкости (газа) на создание этих напряжений пренебрегается. Установлено три основных действующих механизма с помощью которых могут быть созданы макроскопические напряжения: сухое трение, преренос количества движения за счет относительного перемещения частиц, перенос количества движения за счет столкновений частиц между собой. Хотя все три механизма могут сосуществовать при некоторых режимах течения, один из них играет преобладающую роль. При высоких концентрациях твердой фазы и низких скоростях сдвига частицы находятся в плотном фрикцуионном контакте, эффекты инерции гранул являются малыми, а напряжэения квазистатические, не зависящие от скорости, кулоновского типа и описаны в литературе по механике грунтов [ ], имеющей дело с сухими несвязанными гранулированными материалами, подобными песку. При очень малых концентрациях и высоких скоростях сдвига гранулированный материал ведет себя как разреженный газ. Средняя длина свободного пробега велика по сравнению с диаметром частици касательное напряжение, например, возникает в резултате чатицами между смежными слоями «жидкости» (газа), движущимися при различных скоростях. Если концентрация, а также скорость сдвига умеренно высоки, ситуация аналогична движению простой жидкости, в которой обмен количеством движения обусловлен главным образом непрерывным действием межмолекулярных сил [12, 16, 33 см. источн ]. Механикагранулированных сред подобна модели твердых сфер используемой в теориях статистической механики жидкого состояния, в которых межмолекулярных силы являются импульсными и обусловлены столкновениями частиц. 
Третий режим движения, характеризуемый преобладанием инерции гранул межчастичсная несущая среда — «жидкость» (газ) в механизме создания напряжений играет второстепенную роль, а доминирующие эффекты возникают вследствие столкновения частиц. Бэнгольд доказал [ см. источн], что основным механизмом переноса количества движения в спутном потоке является последовательность скользящих столкновений, т. к. nike air max femme частицы одного слоя «догоняют» частицы смежного слоя. Как изменение количества движения во время простого столкновения, так и скорость при которой имеет место столкновение, пропорциональны относительной скорости этих двух слоев.Таким образом, касательные и нормальные напряжения в этой области меняются как квадрат скорости сдвига. Бэнгальд также нашел, что значение напряжений сильно ворастает с увеличением концентрации твердой фазы, в особенности при высоких концентрации, прближающихся к максимально возможной объемной концентрации твердой фазы. Высокая концентрация твердой фазы исключает возможность перемещения частиц между смежными сдвиговыми слоями. С другой стороны, высокие значенияч концентраций при высоких скоростях сдвига обеспечивает кратковременные столкновения частиц исключая механизм сухого контактного трения уменьшая промежутки времени проявления межанизма сухого контактного трения. Несколько иной механизм создания напяжений имеет место во встречных потоках газовзвеси. … В ряде случаев контактирование твердых тел происходит при динамическом, в частности ударном, нагружении. Динамичность нагружения характеризуется либо скоростью удара v или скоростью деформации έ, либо скоростью напряжения 
, которая зависит от скорости приложения нагрузки. Между скоростью удара и скоростью деформации существует степенная зависимость. При упругопластическом деформировании материалов в условиях динамического нагружения могут происходить изменения механических свойств, особенно предела текучести σт. Зависимость σт от скорости деформации 
освещена в монографии [162. Рыжов Э. В., Колосников Ю. В., Суслов А. Г. Контактирование твердых тел при статических и динамических нагрузках. – К.: Наукова думка, 1982. 172 с.]. Упругий удар. При упругом ударе твердых тел изменений в механическом поведении контактирующих материалов не происходит, однако рассмотрение этой задачи имеет практическое значение по следующим причинам. Реальное контактирование всегда носит упругопластический характер, и для рассмотрения этого сложного варианта необходимо, прежде всего, знать, как ведет себя контакт в упругом случае. Кроме того, если первоначально упругопластический контакт подвергнуть воздействию нагрузок, меньших по величине, чем предыдущие, то поведение контакта также будет упругим. Согласно Герцу, при анализе упругого соударения считают, что соотношение между контактной силой Р и сближением h остается при ударе таким же, как и в статике. Это соотношение можно представить в виде Р = kh 3/2 (1.63) где величина к на основании (1.10) определяется выражением 
Если внедряющийся с начальной скоростью удара v0 сферический индентор имеет массу m, то можно написать уравнение движения 
…… Несмотря на то, что по самой природе упругого удара происходит изменение лишь кинетической энергии частицы и не происходит её ионизации (разделения нейтральных атомов на две или или более заряженные частицы), т. е. разрушения, косвенная роль такого удара может оказаться весьма важной. Передаваемая при ударе избыточная кинетическая энергия распределяется в структуре частицы в виде энергии теплового движения. nike air max 2012 Вследствие этого повышается температура частицы и окружающей среды. nike air huarache noir femme pas cher Таким образом, упругий удар, приводя к повышению температуры, может существенно влиять на процесс измельчения, изменяя структуру и свойства измельчаемого материала. Nike Pas Cher Среди различных процессов разрушения материалов особое место занимает изнашивание — поверхностное разрушение, возникающее при многократном контактном взаимодействии твердых тел [Колесников Ю. В., Морозов Е. М. Механика контактного разрушения. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. 224 с.]. Как отмечается в работе [Поверхностная прочность материалов при трении / Костецкий Б. И., Носовский И. Г., Караулов А. К., Бершадский И. Л. – К.: Техника, 1976. –296 с.]: «Процессы объемного разрушения протекают в результате накопления в объеме материала дефектов его структуры, приводящих к акту микроскопического разрушения детали или конструкции. При неупругом ударе часть кинетической энергии расходуется на изменение внутренней энергии одного из участников соударения (неупругий удар первого рода) или передается встречнодвижущейся частице, изменяя (увеличивая) её кинетическую энергию (неупругий удар второго рода. Процессы поверхностного разрушения частиц в процессе газодинамического диспергирования состоят из большого количества микроскопических актов разрушения, проявляющихся в постепенном уменьшении их объема — износе материала. Согласно ГОСТ 23.002 — 78 изнашивание представляет собой процесс разрушения и отделения (фрагментов) материала (частиц износа) с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы. Изнашивание — сложное явление поверхностного разрушения и может включать в себя несколько взаимодействующих между собой процессов, которые зависят от механических, физико-химических и технологических параметров материала [30, 53, 77, 90, 93, 112, 144,, 149, 162]. Разделить эти процессы иногда довольно затруднительно, что будет показано нами далее на примере ударного изнашивания. На необходимость рассмотрения напряженного и деформированного состояния поверхностных слоев твердых тел при трении было указано еще в работах В. Д. ugg boots bailey bow Кузнецова, Б. И. Костецкого, С. В. Nike Femme Пинегина [90, 93, 143 Кузнецов В. Д. Физика твердого тела. – Томск: Красное Знамя, т.1; 1937. –554 с.; т. 2, 1941. – 771 с.; т. 3, 1944. –742 с.; Томск: Полиграфиздат, т. 4,1947. –542 с.; т. 5, 1949, — 699 с.]. Однако ранее для описания изнашивания хрупких тел использовалась лишь такая механическая характеристика материала, как модуль упругости, а для пластичных тел — твердость (предел текучести), для случая изнашивания высокотвердых сплавов использовались обе характеристики. Уже в ранних работах Г. М. Сорокина тем не менее подчеркивалось, что эти характеристики не могут в полной мере отражать закономерности износа и необходимо привлечение прочностных свойств материалов [175—177]. В 1975 г. adidas chaussures pas cher Хорнбоген [335] сделал попытку введения критического коэффициента интенсивности напряжений КIC с целью объяснить опытный закон Арчарда [162]. В это же время Лоун [400] начал разработку теории абразивного изнашивания хрупких тел. Изнашивание рассматривалось как последовательность отделения фрагментов материала, образующихся при пересечении боковых трещин с поверхностью. Известны и другие попытки использования характеристик трещиностойкости для описания абразивного изнашивания [214, 259, 268, 471], однако они носят полуэмпирический характер.
Поверхностное разрушение при многократном контактном ударе твердых тел
Изнашивание (уменьшение размеров частиц) при ударе подразделяют на собственно ударное и эрозионное. Эрозионное разрушение происходит в результате действия на поверхность потоков твердых частиц. Ударное разрушение происходит при соударении расположенных непосредственно друг против друга частиц. Ударное изнашивание. Изучение ударного изнашивания началось сравнительно недавно. Первые работы в этом направлении были предприняты в начале 60-х гг. в МИНХиГП В. adidas gazelle pas cher Н. Виноградовым, Г. М. Сорокиным и сотрудниками [30, 175]. Направление этих работ пошло преимущественно по пути изучения износа поверхностей при наличии абразива. В середине 60-х гг. были проведены под руководством Утца и Веллингера в Штутгартском университете (ФРГ) исследования ударного изнашивания металлических поверхностей в условиях их пластрческого деформирования. В начале 70-х гг. были начаты Энгелем и сотрудниками в Компании по производству вычислительных машин ИБМ (США) работы по изучению ударного изнашивания в условиях упругого контактирования поверхностей [266]. В конце 70-х гг. в Коннектикутском университете (США) Райе и сотрудники расширили цикл этих исследований для случая удара со скольжением. В настоящее время проблемой интенсивно занимаются в Японии [543]. Согласно классификации, разработанной Г. М. Сорокиным [175 Сорокин Г. М. Виды износа при ударном контактированием поверхностей // Машиностроение. –1974. — №3. – с.89 — 84] на основе анализа макро- и микрорельефа поверхностей и закономерностей изнашивания, существуют следующие виды ударного изнашивания: ударно-абразивный, ударно-гидроабразивный, ударно-усталостный и ударно-тепловой. Ударно-абразивное разрушение происходит при динамическом контакте взаимодействующих поверхностей при наличии между ними частиц, превосходящих по твердости поверхности изнашивания. Фундаментальные исследования этого вида разрушения (изнашивания) проведены в работах Г. М. Сорокина, где установлены основные его особенности и закономерности. В работе [Колесников Ю. В., Морозов Е. М. Механика контактного разрушения. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. nike roshe run homme 224 с.] основное внимание уделено ударно-усталостному разрушению, которое по определению авторов со ссылкой на работы Кузнецова В. Д,происходит при многократном соударении поверхностей, не имеющих первоначально в зоне контакта частиц, более твердых, чем исходные поверхности [83]. Поскольку было предложено [175] различные виды изнашивания, обусловленного ударом, объединять общим понятием ударного, то последним термином, если не оговорены особые условия (наличие абразива, жидкой среды, повышенной температуры), мы и будем пользоваться. Фактически любой из перечисленных согласно [175] видов изнашивания происходит за счет накопления усталостных повреждений и представляет ударно-усталостное изнашивание. Поэтому понятия ударное и ударно-усталостное изнашивание необходимо отождествлять, а другие виды с особыми условиями контактирования (ударно-абразивное и т. д.) отделять. Основные закономерности и особенности ударного изнашивания до настоящего времени не были достаточно полно отражены в литературе. Рассмотрение этого вида изнашивания имеет самостоятельный практический интерес [83, 162] и важно для понимания многих особенностей эрозионного изнашивания твердыми частицами. Влияющие факторы. Ударное изнашивание определяется физико-механическими свойствами материалов контактирующих тел, средой и ее температурой, относительной скоростью удара, энергией удара и ее распределением, числом циклов соударений. Ударный износ находится в тесной связи с такими характеристиками контактного взаимодействия, как коэффициент восстановления, сила удара, время соударения, контактная деформация и обусловленная ударом температура на контакте. Эти характеристики, формируемые при однократном ударе, в значительной степени влияют на процесс изнашивания и сами изменяются в процессе многократного соударения. В результате действия повторных ударных нагрузок в поверхностной зоне контактирующих тел изменяется напряженно-деформированное состояние, происходит деформационное упрочнение, структурные и фазовые превращения, а также изменяются топография и морфология поверхности. Все это приводит к поверхностным и под-верхностным повреждениям, формированию и отделению частиц износа. Распределение энергии. Начальная (кинетическая) энергия удара Uo определяется массой m ударяющей частицы (индентора) и его начальной скоростью v0. Величина Uo расходуется на энергию упругого восстановления (отскока) Uуп и преобразованную энергию Uпр. При первом ударе около 10 % идет на Uуп и около 90 % на Unp. Энергия Unp складывается из энергии деформирования Uд (около 30 %) и энергии неупругих эффектов или остаточной энергии Uост: (около 60 %). При этом необходимо отметить, что энергия деформирования идет частично на создание объема Vпз пластической зоны внедрения или смятия и частично на создание объема Vдз деформированной зоны под областью контакта. Незначительная часть начальной энергии расходуется на энергию упругих волн, которая по различным оценкам [342] не превышает 2—3 %. Предполагается [83], что наличием неупругих деформаций, затрачиваемых на движение дислокаций с высокой плотностью, можно объяснить значительную часть потери энергии U0CT. Энергию Uдс, поглощаемую на развитие дислокационных процессов, можно оценить по формуле Uдс = 
(4.27) где q0 — максимальное контактное давление, ρ — средняя плотность активных дислокаций, b— вектор Бюргерса при передвижении на расстояние х. В диапазоне малых скоростей соударения от 0,5 до 2 м/с зависимость Uпр и Uд от v0 носит степенной характер как для первого удара, так и для последующих до числа циклов N = 100. Была также установлена зависимость общей Uпр, представляющей сумму Uпp для 100 циклов соударения, от твердости. С увеличением твердости материала образца для случая соударения с жестким сферическим индентором суммарная Uпр понижается по степенному закону. В результате многократного соударения происходит интенсивное деформационное упрочнение материала в поверхностном слое, которое примерно после 20 циклов соударения (N = 20) начинает замедляться. В результате после N > 20 стабилизируются значения величин Uyn и Uпр. Можно считать, что после N > 100 Uд становится пренебрежимо малой и вся энергия распределяется на Uуп (30—35 %) и Uoст (65—70 %). Значительная часть Uост расходуется на структурные изменения в поверхностном слое, ведущие к износу, а также на трение; незначительная на трибохимические реакции и энергию упругих волн. Важность учета энергетических соотношений была подчеркнута при исследовании износостойкости инструментальных легированных сталей [151]. Было установлено, что сталь, наиболее износостойкая при малой энергии удара, сдвигается по степени износостойкости относительно других сталей при больших энергиях ударов. В настоящее время осознается необходимость создания четкого энергетического критерия ударной износостойкости. По-видимому, он должен представлять собой функциональную зависимость, учитывающую удельную энергию первого соударения U0 /Uда и параметры кинетики процесса. Коэффициент восстановления. Коэффициент восстановления, равный отношению скорости отскока к начальной скорости е = v1/v0, представляет собой характеристику, свидетельствующую о степени упрочнения материала- Он практически не зависит от массы и скорости соударяющихся тел [102]. При ударе жестких иденторов о поверхность более мягких материалов е увеличивается с увеличением N. Для материалов с твердостью до 300 HV при первом ударе е = 0,3—0,4. После стадии упрочнения (N = 20), е стабилизируется, принимая значение 0,7, и сохраняет это значение при числе ударов порядка мегацик-ла. Для твердых материалов с HV > 300 е = 0,6—0,7 и стабилизируется после N = 5, принимая значение 0,8. Сила удара. Формулы по определению максимального значения силы при первом ударе Рm в условиях упругого и пластического контакта для ряда случаев приведены в § 4. Наличие шероховатости может незначительно увеличить это значение [85]. Зависимость Рm от v 0 для случая удара жесткой сферы о полупространство носит линейный характер для пластического контакта и степенной с показателем 1,2 для упругого контакта. При постоянной v с увеличением числа циклов соударения Рm возрастает и стабилизируется не более, чем после N = 20. Для более твердых материалов разница между этими величинами при первом ударе и двадцатом меньше, чем для мягких. Asics gel nimbus pas cher Зависимость Рm от твердости носит линейный характер в случае однократного соударения, однако с увеличением числа ударов (при скоростях от 0,54 до 1,7 м/с) примерно при N = 100 она пропадает. По-видимому, наступает равновесие между упрочнением и пластическим деформированием поверхностных слоев. Время соударения. Некоторые соотношения для определения времени при первом соударении в условиях упругого и пластического контакта также приведены в § 4. Шероховатость приводит к возрастанию времени соударения. Теория контактного взаимодействия твердых тел при упругопластическом соударении ввиду большой сложности вопроса в настоящее время не разработана, однако для случая удара жесткой сферы по полупространству со скоростями до 10 м/с получены некоторые эмпирико-теоретические соотношения [102]. Время соударения пропорционально массе сферического ударника т в степени 1/3. Отношение времени соударения к радиусу R сферы является для данной скорости v0 величиной постоянной. Этот факт подтверждается экспериментально и для более высоких скоростей до 50 м/с [30]. С увеличением v0 в диапазоне до 10 м/с это соотношение медленно падает. Для упругопластического контакта продолжительность первой фазы удара xlt когда достигается максимальная контактная деформация (сближение), больше продолжительности второй фазы τ 2, когда снимается упругая деформация. Первая фаза увеличивается с возрастанием v0. Увеличение модуля упругости Е полупространства приводит к сокращению первой фазы сжатия, но и к еще большему сокращению второй фазы восстановления. Увеличение предела текучести ат полупространства вызывает также сокращение фазы сжатия, но возрастание фазы восстановления. При многократном соударении с заданной v время соударения с ростом N снижается и стабилизируется после N = 20. Canada Goose Banff Контактная деформация. Детальпое обсуждение вопросов, связанных с возникновением контактпой деформации при однократном ударе и ее зависимостью от скорости соударения проведено в работе [162]. С целью получения 
повышенных скоростей соударения была разработана специальная установка, на которой было изучено влияние на контактную деформацию различных сочетаний материалов соударяющихся пар [38], температурно-скоростных факторов и среды, а также исследованы контактные деформации шероховатых поверхностей с гальваническими покрытиями [162]. Зависимость контактной деформации от скорости и силы удара носит степенной характер [162]. Очень важным при изучении контактной деформации является учет скоростного фактора. Скорость деформации существенным образом влияет на механические свойства материалов, в частности на предел текучести [292]. Скоростной зависимостью предела текучести стт и разным временем контактирования можно объяснить тот факт, что при одинаковых значениях статической силы и динамической в условиях статики возникает большая, чем при ударе, контактная деформация. Предполагают, что в динамическом режиме наибольшая контактная деформация возникает не в тот момент времени, когда сила достигает значения Рm, а тогда, когда динамический предел текучести σD достигает величины статического σт. Характер накопления деформаций при действии многократных импульсных и вибрационных [162] нагрузок примерно одинаков. Зависимость контактной деформации от числа циклов N носит нелинейный характер с тремя отчетливо отличными участками [61]. На первом участке примерно до N = 20 идет резкое увеличение контактной деформации [61, 538], затем наступает участок медленного накопления контактной деформации с приблизительно постоянной скоростью роста до N = 103—104, и далее начинается третий участок, на котором наблюдается значительный рост деформации и интенсивное разрушение поверхности [61, 543]. Контактная температура. Временная зависимость контактной температуры имеет два участка, обусловленные наличием фазы сжатия и фазы восстановления [30]. На первом участке происходит увеличение температуры — в момент максимального сближения она также достигает максимума. Этот период составляет 70 % общего времени соударения, что подтверждено аналитически и экспериментально. Затем наблюдается снижение температуры до 50 % ее максимального значения, вызванное быстрым увеличением способной охлаждаться поверхности. (c.144) С увеличением скорости v0 и соответственно энергии Uo контактная температура возрастает по степенному закону, что связано с нелинейным ростом силы удара и контактной деформации (соответственно площади контакта) от скорости. Между максимальной силой удара Рm и контактной температурой установлена линейная связь. При единичном ударе в течение долей миллисекунд и менее на поверхности контакта и прилегающих к нему объемах температура может достигать несколько сот градусов, в частности для сталей — до 500 °С. Однако в микрообъемах процесс деформирования может развиваться адиабатически, и температура достигает, по-видимому, 1000 °С, о чем свидетельствует обнаруженное экспериментально наличие фазовых превращений. При повторных ударах температура примерно на 40 % ниже, чем при первом ударе. Процесс теплообмена с окружающей средой определяется соотношением величин длительности теплового импульса и периода между соседними ударами. После примерно N = 30 температура выравнивается и составляет несколько десятков градусов [30]. Структурные и фазовые превращения. Под действием многократных импульсных нагрузок исходная структура деформируемого материала существенно изменяется. В общем случае можно говорить о возникновении трех различных по своей структуре зон [83]: поверхностных зон и находящейся под ними зоны исходного материала. Поверхностная зона представляет собой тонкий поверхностный мелкодисперсный слой композиционного материала, состоящий из компонентов материалов контактирующих тел и окружающей среды, а также продуктов химических реакций этих компонентов. Подповерхностная зона представляет собой пластически деформируемый слой основного материала с ярко выраженной ориентацией кристаллов в своей верхней части, граничащей с поверхностной зоной. Первая верхняя зона имеет порядок глубины от нескольких микрометров до десятков микрометров, а вторая подповерхностная зона имеет порядок глубины от нескольких микрометров до сотен микрометров. В мягких материалах обнаруживается наличие особых зон, в то время как в твердых возникает практически только первая зона. Первая зона является результатом действия физико-химических процессов и механического перемешивания, в формировании второй зоны превалирует влияние циклов переменных напряжений. ся возникновение у сталей «белых зон», нетравящихся прослоек сложного фазового состава и высокой твердости. Возникновение «белых зон» возможно и при однократном ударе большой энергии [162]. Морфология поверхности и продуктов изнашивания. В начальном периоде действия ударных нагрузок поверхность остается гладкой, если предварительно она имеет незначительную шероховатость. Если поверхность имеет достаточную шероховатость, то последняя в результате деформирования сглаживается. В процессе деформирования происходит активирование поверхностного слоя, способствующее совместно с действием температур протеканию физико-химических реакций. Так, на поверхности стали после N = 100 образуется красно-бурая, частично серая, окраска [71], а на поверхности меди красноватая и серая окраска, свидетельствующие о протекапии трибо-химических реакций. Интенсивное пластическое течение совместно со сдвиговыми процессами приводит к образованию волнообразного рельефа, а в ряде случаев — к складчатому рельефу. В течение инкубационного периода происходит зарождение поверхностных и подповерхностных трещин и исчерпывается способность материала к упрочнению. Дальнейшее действие ударных нагрузок приводит к образованию частиц износа и их отделению. Одновременно, а в ряде случаев и ранее, начинается растрескивание материала и его выкрашивание по краям контактной площадки, т. е. наблюдается так называемый краевой эффект [175]. У мягких материалов продукты изнашивания представляют собой хлопья, состоящие из частичек в виде лепестков или пластинок. Вид поверхности при их отделении чешуйчатый. Стальные частицы износа имеют светло- или темносерую окраску. Исследования показали, что они представляют собой металлическую основу сильно деформированной структуры, покрытую оболочкой окис-ного слоя, который непрочно связан с основой. В случае удара жесткого стального ипдентора по медному образцу образующиеся на поверхности последнего продукты изна-шивапия представляют собой, как показали спектроскопические исследования, композит из металлической меди, покрытой пленкой окиси меди и частицами железа. Частицы износа также имеют вид тонких пластинок длиной до 30 мкм. Как указыалось, напряжение σ и максимальное контактное давление q0 определяются максимальной силой удара Рm, которая в свою очередь зависит от скорости v0, геометрии контакта и свойств материалов. Износ при ударе зависит в основном от интенсивности напряжения, а не от формы импульса напряжения [267]. Фактически формула (4.29) идентична формулам, в которых устанавливается степенная зависимость износа от скорости, а соответственно и энергии удара. Более сложным является учет не скорости деформирования v, а скорости деформации 
[162]. В частности, для ударно-абразивного изнашивания было установлено [110], что при одинаковой энергии удара и прочих равных условиях рост скорости удара приводит к увеличению износа. Зависимость ударного износа от твердости носит сложный характер и аналогична зависимости износа от твердости при ударно-абразивном изнашивании [177]: с увеличением твердости износ падает, однако, начиная с некоторого «критического» зпачения твердости снова начинает возрастать. «Критическая» твердость является границей двух областей изнашивания, в первой из которых разрушение происходит преимущественно по вязкому механизму, а во второй — по хрупкому. Природа ударного изнашивания. Изнашивание представляет собой усталостный процесс, происходящий в объеме, определяемом размерами контактной площадки. Износ начинается в более «мягком» материале пары, причем он может наблюдаться даже тогда, когда контактирование носит упругий характер. Многократное ударное нагружение вызывает контактную деформацию, определяющую размеры контактной площадки и соответственно напряженное состояние. Подвергающаяся ударам площадка стремится освободиться от высоких напряжений и принимает форму, все более соответствующую форме твердого тела. asics basket По Энгелю [267] процесс изнашивания рассматривается как оптимальный путь снятия напряжений. Процесс поверхностной усталости имеет инкубационный период, называемый периодом нулевого износа [265]. После числа циклов No, называемого пределом нулевого износа, паступает область измеримого износа, в которой интенсивность изнашивания становится заметной. Предел нулевого износа определяется характером контактирования (упругий или упругопластический) и соответственно напряженным состоянием (с.149)…действительно могут быть причиной образования зародышевых трещин под поверхностью. Механизмы поверхностного разрушения при ударном изнашивании. Исключительно важным для создания моделей ударного изнашивания является четкое представление о механизмах поверхностного разрушения. Ввиду недостаточности экспериментальных (в частности микро-фрактографических) данных, а также крайней сложности происходящих в верхних слоях контакта явлений, этот вопрос в настоящее время является совершенно неразработанным. При этом, однако, возможны два вида поверхностного разрушения при ударном контактировании, которые тесно связаны друг с другом: макроскопические и микроскопические. Макроразрушение обусловлено напряженно-деформированным состоянием материала, вызываемым непосредственно взаимодействующими телами (деталями) контактной пары. При этом соударение тел происходит вдоль первоначальной оси контакта. Геометрия образующихся при этом трещин подробно описана в § 8. Возникающая в поле контактных ударных напряжений микротрещина может развиваться скачкообразно и, превращаясь б магистральную (макротрещину), распространяться на значительное расстояние в глубь материала. Для упрочненных металлов на поверхности образуются зачастую пересекающиеся кольцевые и радиальные трещины [179]. Приложение многократной ударной нагрузки приводит в дальнейшем к росту трещины, дроблению материала на краях контактной площадки, а иногда даже и к разрушению детали. Рост трещины в условиях действия ударно-циклической нагрузки может быть вычислен аналогично тому, как рассмотрено нами при описании питтинга. Однократный акт разрушения при первом ударе для хрупких тел будет затронут нами далее при рассмотрении эрозионного изнашивания. Микроразрушение локализируется в тонком поверхностном слое, ограниченном размерами контактной площадки, которая создается за счет макронапряжений. Однако само микроразрушение обусловлено действием микровыступов и образующихся (или попадающих в контактную зону) абразивных частиц.