Акустическая модель фрикционного контакта
При моделировании акустических свойств фрикционного контакта при сухом трении в основу было положено утверждение, что ВА сигналы возникают в результате силового (ударного) взаимодействия неровностей контактирующих тел. Удары могут возникать в моменты соприкосновения контрвыступов и в моменты их разъединения. На рис. 4 схематично показаны структурные компоненты реального контакта шероховатых поверхностей. Помимо номинальной площади контакта (Аа) в число компонентов на схеме показана контурная площадь контакта (Ас), на которой располагаются контактирующие выступы, формирующие реальную площадь контакта (Аr). Совокупность всех площадок реального контакта формирует площадь фактического контакта (ФПК). Поверхности твердых тел обладают свободной поверхностной энергией. Это обусловливает высокую активность поверхностных слоев, принимающих участие в трении. Таким образом, склонность твердых тел к схватыванию определяется их свободной поверхностной энергией (т. е. склонностью к адгезии) и их способностью пластически деформироваться. Последнее обстоятельство обеспечивает достаточное сближение поверхностей для возникновения адгезионных мостиков. При возникновении адгезионных мостиков сокращается свободная энергия поверхностей, система становится более устойчивой. Для разрыва мостиков требуется затратить энергию, часть которой пойдет на увеличение свободной поверхности. На рис. 5 показаны фазы взаимодействия неровностей. Часть из них находятся в состоянии образования адгезионных мостиков сварки, а другая часть находится в фазах соударения или в фазах разрыва связей. Соударение и разрыв взаимодействующих неровностей генерируют ВА энергию.
Рис. 4. Структурные компоненты реального контакта шероховатых поверхностей: Аа – номинальная площадь контакта; Асi - контурная площадка; Аri – фактическая площадь единичного пятна контакта.
Рис. 5. Схематичное представление элементарных процессов во фрикционном контакте: а, в – фаза образования адгезионных мостиков; б – фаза соударения неровностей при вступлении в контакт; г – фаза разрыва адгезионных мостиков