Контактные задачи железнодорожного транспорта - Учет шероховатости номинально плоских поверхностей

11.2. УЧЕТ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ
Номинально плоские поверхности. Рассмотрим модель, позволяющую учесть шероховатость номинально плоской поверхности при решении контактной задачи [135]. Вследствие шероховатости на поверхностях тел действительная площадь контакта очень мала по сравнению с номинальной. Первые попытки решения задачи о контакте номинально плоских поверхностей с учетом их шероховатости с использованием теории Герца с представлением неровностей сферами без учета их взаимного влияния столкнулись с двумя трудностями. Площадь контакта зависит от радиуса неровности, который обычно неизвестен, кроме того, такая схема не позволяет получить известную зависимость площади контакта от нагрузки. Эти трудности были преодолены, когда была принята идея о том, что, хотя средние контактные напряжения не превышают предела текучести, локальные напряжения на поверхностях контакта значительно выше и в контакте шероховатостей наблюдаются пластические деформации. Тогда каждый контакт можно рассматривать как жесткое внедрение так, что среднее давление равно твердости и не зависит от нагрузки и геометрии контакта. Однако позднее были высказаны возражения против этой концепции. Можно предположить, что пластические деформации имеют место при нескольких первых контактах двух деталей, но, если они повторяются многократно, неровности достигают состояния, при котором нагрузка воспринимается упруго. Но в связи с тем, что применение теории Герца не позволяло получить прямую пропорциональную зависимость между действительной площадью контакта А и нагрузкой Р, были предприняты попытки учесть в расчетной схеме микро- и субмикромикрошероховатости, которые позволили приблизиться к желаемому решению.
Были высказаны предположения, что дело не в выборе модели неровности, а в том, что с увеличением нагрузки появляются новые пятна контакта или увеличивается размер уже существующих, так как для реальных поверхностей любая упругая модель с постоянным числом контактов приводит к результату: действительная площадь контакта А пропорциональна Р2/3.
Таким образом, контакт между поверхностями может происходить в условиях пластических или упругих деформаций, причем можно предположить, что для грубо обработанных поверхностей характерны пластические деформации, а для очень гладких - упругие.