2 / 11
является основным неизвестным в трибологии, тепло-, магнито- и
электропроводности в составных телах. Особенно это относится к
конструкциям приборов точного приборостроения и микроэлектро-
механическим устройствам.
Применение метода конечных элементов к решению задач контакт-
ного деформирования двух шероховатых тел открывает возможность
создания и исследования моделей контакта, учитывающих структу-
ру шероховатости. В частности, мелкие неровности на поверхности
элементов шероховатости при наличии размерных эффектов оказы-
вают существенное влияние на процесс контактного взаимодействия
[1, 2]. Важнейшим в таком подходе является возможность учитывать
изменение свойств материала в процессе контактирования для ми-
кробугорков шероховатости [3]. Однако это вызывает значительные
трудности, обусловленные нелинейностью задачи вследствие изме-
нения геометрии и упругопластических свойств материалов, а так-
же большим количеством параметров применяемых вычислительных
алгоритмов, совокупное влияние которых на результат существенно,
но недостаточно изучено. К таким параметрам относятся допуск на
проникание, стратегия выбора шага приращения нагрузки, плотность
сетки конечных элементов, контактная жесткость, режим функции ав-
томатического регулирования зазора, начальное проникание и др., а
также использование контактных элементов высокого порядка, тетра-
эдральных или гексаэдральных элементов в разбиении, выбор метода
определения областей контакта. Ввиду сложности задачи приоритет-
ным можно полагать не исследование взаимовлияния всех параметров,
а поиск наиболее удачной их комбинации с позиции определения пло-
щади фактического контакта как результата задачи.
Во многих работах по расчету контактов в программном комплексе
ANSYS, например, в работе [4], вопросы выбора параметров контакт-
ных алгоритмов опускаются или приводятся лишь использованные
значения [5]. В ряде работ применительно к контактным задачам рас-
чета макроразмерных деталей приведены рекомендации по выбору
допуска на проникание и контактной жесткости, например, для би-
линейной и мультилинейной моделей упругопластического материала
[6, 7]. Однако в указанных работах рассматривался контакт гладких
поверхностей и не ставилась цель точно определить область фактиче-
ского контакта, а находились напряжения и перемещения.
В настоящей статье рассмотрено поведение фактической площади
контакта в зависимости от одного из основных параметров контактно-
го алгоритма на базе расширенного метода Лагранжа — коэффициента
допуска на проникание. Расчеты проведены с использованием про-
граммного комплекса ANSYS. В алгоритме расширенного метода Ла-
гранжа в зоне контакта вводятся гипотетические пружинные элементы
112
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2016. № 1