Modelowanie smarowania i zmian chropowatości powierzchni w procesach przeróbki plastycznej

W pracy zaproponowano metodę analizy smarowania hydrodynamicznego przy bardzo cienkich warstwach filmu olejowego. Podejście ma charakter mikromechaniczny (wprowadza się wielkości makroskopowe i ich lokalne fluktuacje) i bazuje na rozwiązaniu sprzężonych zagadnień przepływu smaru i sprężysto-plastycznych deformacji nierówności powierzchni przy pomocy metody elementów skończonych. Wynikiem analizy są rozkłady wielkości lokalnych (np. fluktuacje ciśnienia, lokalna grubość filmu olejowego) jak również wielkości makroskopowe otrzymane przez uśrednienie odpowiadających im wielkości mikroskopowych. Taką wynikową wielkością makroskopową, ważną z punktu widzenia przyszłych zastosowań w tribologii procesów przeróbki plastycznej, jest efektywne naprężenie cierne. Przeprowadzone analizy wykazały znaczący wpływ chropowatości powierzchni na efektywne siły tarcia. Uzyskane wyniki potwierdzają również znany efekt wpływu makroskopowych odkształceń plastycznych na deformacje nierówności powierzchni i związane z tym zmiany chropowatości. Ze względu na szereg założeń upraszczających otrzymane wyniki mają raczej charakter jakościowy. Prowadzone obecnie prace nad ulepszeniem modelu koncentrują się na uwzględnieniu nienewtonowskiego zachowania smaru (w tym wpływu ciśnienia na lepkość) i efektów temperaturowych, oraz zastosowaniu rzeczywistych topografii nierówności powierzchni (w tym przejście do problemów trójwymiarowych).

---

In this paper a micromechanical modelling approach is proposed, which is aimed at studying the lubricant flow and asperity deformation in the thin-film hydrodynamic lubrication regime. A finite element model is developed which couples the local lubricant flow at the asperity scale with the deformation of the asperities and of the underlying surface layer. Reynolds equation is used to describe the flow of lubricant which is modelled as a Newtonian fluid. An illustrative numerical example is provided.