FRACTAL DIMENSION OF A DISCRETE CONTACT

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

. Contact interaction ability rating for engineering surfaces and their fractal models is carried out. Fractal models describe roughness component geometry properly, they are adequate to the initial engineering surfaces and possess a random component when modeled, which makes it possible to generate a new surface with the desired geometric parameters at all times, allowing the study of the contact interaction of surfaces to be carried as many times as necessary. When solving contact problems of rough surfaces for simplification of calculations, the replacement of the initial contact with the interaction of a smooth surface with a surface having an equivalent roughness, necessary to be determined, is usually used. The paper outlines the principles of finding the fractal dimension of engineering surfaces, as well as an equivalent surface in contact with a smooth one, when the conjugation of both is equivalent to the contact of the initial surfaces. At the same time, it is shown in this work that for anisotropic initial surfaces there are completely different parameters of contact interaction in different directions of their combination, which must be taken into account in the analysis and modelling. The fractal dimension of the equivalent surface was done using the well-known "perimeter-area" method, which, when determining the contact parameters, including the fractal dimension, allows taking into account the direction of the processing traces. Thus, this paper presents a method for determining the fractal dimension of both the surface and the fractal object, and also a contact spots map, an area ratio turndown for the actual contact area to the area of the maximum spot is shown as well, a procedure for estimating the fractal dimension necessary to determine the parameters of the contact interactions of rough surfaces, is proposed.

About the authors

Victor Petrovich Tikhomirov

Bryansk State Technical University

Email: dm-bgtu@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7269-8175
the Department “Pipeline Transportation Systems”, professor, doctor of technical sciences

Mikhail Gennad'evich Shalygin

Bryansk State Technical University

Email: migshalygin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8102-9918
the Department "Pipeline Transport System", docent 2013, doctor of technical sciences 2017

Mikhail Aleksandrovich Izmerov

Bryansk State Technical University

Email: m.izmerov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4170-6184
SPIN-code: 556402
Dep. “Pipeline Transportation Systems”, docent, candidate of technical sciences

Alexei Valentinovich Krutov

Moscow State University of Technology «STANKIN»

References

  1. Тихомиров В.П., Измеров М.А., Тихомиров П.В. Фрактальные модели инженерных поверхностей // Вестник Брянского государственного технического университета. 2014 № 3(43). С. 72-80.
  2. Yan, W. at al. Contact analysis of elastic-plastic fractal surfaces/ Journal of Applied Physics 84(7), 3617 (1998).
  3. Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учебник для технических вузов. 2-е изд. переработ. и доп. / А.В. Чичинадзе, Э.Д. Браун, Н.А. Буше и др.; под общ. ред. А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2001. 664 с.
  4. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 525 с.
  5. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.: Машиностроение, 1981. 244 с.
  6. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Контактные задачи в трибологии. М.: Машиностроение, 1988. 256 с.
  7. Adams, G.G., Müftü S., Azhar N.M. A nano-scale multi-asperity contact and friction model // Journal of tribology, ASME transactions, 2002. P. 1-21.
  8. Измеров М.А., Тихомиров В.П., Горностаева А.Г. Изнашивание фрактальных поверхностей при малых нагрузках // Сборник научных статей 14-ой международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию Брянской научной школы технологов-машиностроителей. Брянск, 2022. С. 38-42.
  9. Маджумдар А., Бхушан Б. Фрактальная модель упругопластического контакта шероховатых поверхностей // Современное машиностроение. Сер. Б., 1991. № 6. С. 11−23.
  10. Измеров, М.А., Тихомиров, В.П. Трение фрактальных поверхностей // Транспортное машиностроение. 2022. № 1-2 (1-2). С. 20-28.
  11. Тихомиров В. П., Шалыгин М. Г., Измеров М. А. Модель контакта и оценка молекулярной cоставляющей силы трения // Наукоёмкие технологии в машиностроении. 2023. №. 6. С. 20-27. DOI: https://doi.org/10.30987/2223-4608-2023-20-27

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).