НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ УПРУГОГО ПОЛУПРОСТРАНСТВА С МЯГКИМ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ГРАДИЕНТНЫМ ПОКРЫТИЕМ ПРИ ВНЕДРЕНИИ ШТАМПА С ПЛОСКИМ ОСНОВАНИЕМ

Аннотация

Определение напряженного состояния внутри покрытий при контактном воздействии - одна из центральных задач трибологии. Решение этой задачи дает возможность оптимально подобрать закон изменения упругих свойств в покрытии с целью снижения концентрации касательных напряжений в области сопряжения покрытия и подложки и тем самым уменьшить вероятность отслаивания покрытия и разрушения изделия. Для описания напряженного состояния мягкого упругого функционально-градиентного покрытия использовано полуаналитическое решение контактной задачи о внедрении недеформируемого штампа с плоской подошвой в мягкий, неоднородный по глубине упругий слой, лежащий на однородном полупространстве, в предположении отсутствия трения между основанием штампа и упругим слоем. Решение является асимптотически точным как для больших, так и для малых значений относительной толщины покрытия. Показано, что полученное распределение контактных напряжений на поверхности покрытия дает возможность более точно исследовать напряженное состояние внутри покрытия. Предложенный метод позволяет учесть влияние деформируемости существенно более жесткой упругой подложки, с высокой точностью рассчитать и проанализировать напряженно-деформированное состояние по глубине полупространства с функционально-градиентным покрытием. Рассмотрен пример, когда на границе покрытие/подложка упругие свойства покрытия и подложки различаются на два порядка.

Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, функционально-градиентное покрытие, контактная задача, аналитическое решение.