Numerická simulace elastohydrodynamicky mazaného kruhového kontaktu nehladkých povrchů

Podobné dokumenty
Numerická simulace elastohydrodynamicky mazaného kruhového kontaktu nehladkých povrchů

Experimentální studium utváření mazacích filmů při reverzaci a rozběhu třecích povrchů

Studium přechodových p v mazacích ch filmech vysokorychlostní barevnou kamerou

Studium utváření elastohydrodynamických mazacích filmů u hypoidních převodů. Pojednání ke Státní doktorské zkoušce. M. Omasta

Konstrukce optického mikroviskozimetru

Aplikace barevného vidění ve studiu elastohydrodynamického mazání

4. seminář ÚK /22. FSI VUT v Brně Ústav konstruování. Michal Vaverka října.

Formování tloušťky filmu v elastohydrodynamicky mazaných poddajných kontaktech

ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ ÚK

In-situ studium změny topografie třecích povrchů v elastohydrodynamickém kontaktu

Snížení tření a opotřebení strojních částí cílenou modifikací třecích povrchů

Vliv povrchových nerovností na utváření velmi tenkých mazacích filmů na hranici přechodu do smíšeného mazání

TRIBOLOGIE. představení výzkumné skupiny. VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ v BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ

Numerická simulace elastohydrodynamicky mazaného kruhového kontaktu nehladkých povrchů

TRIBOLOGIE. představení výzkumné skupiny. VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ v BRNĚ

Problematika disertační práce a současný stav řešení

Metody modifikace topografie strojních prvků

Problematika disertační práce a současný stav řešení

KLÍČOVÁ SLOVA elastohydrodynamické mazání, nehladké povrchy, mazací vrstva, kontaktní tlak, numerická simulace, vícevrstvé numerické metody

Profesorská přednáška. Doc. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM CHOVÁNÍ MAZACÍCH FILMŮ KONTAMINOVANÝCH VODOU

Experimentální studium chování mazacích filmů kontaminovaných vodou

Studium utváření elastohydrodynamických mazacích filmů u hypoidních převodů

Experimentální studium chování mazacích filmů kontaminovaných vodou. Ing. Daniel Koutný

Doktorské studium na Ústavu konstruování v akademickém roku 2010/2011

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM CHOVÁNÍ MAZACÍCH FILMŮ KONTAMINOVANÝCH VODOU

Studium tenkých mazacích filmů spektroskopickou reflektrometrií

Michal Vaverka: Přehled řešených projektů

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MACHINE AND INDUSTRIAL DESIGN

PROBLEMATIKA MODELOVÁNÍ ELASTOHYDRODYNAMICKÉHO MAZÁNÍ S VYUŽITÍM MKP

In-situ studium změny topografie třecích povrchů v elastohydrodynamickém

v akademickém roku 2009/2010 Ústav konstruování, Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně

Studium smykově namáhaných elastohydrodynamických mazacích filmů za tranzientních podmínek

VLIV POVRCHOVÝCH RÝH NA MAZÁNÍ BODOVÝCH KONTAKTŮ

Studium tenkých mazacích filmů spektroskopickou reflektometrií

MKP SIMULACE ELASTOHYDRODYNAMICKÉHO KONTAKTU

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM TOKU MAZIVA V BODOVÉM KONTAKTU Kryštof Dočkal

Konstrukce optického mikroviskozimetru

Vysoké učení technické v Brně Brno University of Technology. Konstrukce optického mikroviskozimetru

Témata doktorského studia pro akademický rok 2011/2012

Mechanická modifikace topografie strojních součástí

Analýza mazání ventilového rozvodu - vliv rychlosti a zatížení

Elastohydrodynamické mazání poddajných třecích povrchů

Vliv povrchových nerovností na vývoj tření a tloušťky mazacího filmu v oblasti přechodu do smíšeného mazání

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta strojního inženýrství Ústav konstruování. Ing. Ivan Křupka, Ph.D.

Elastohydrodynamické mazání za podmínek hladovění

Aplikace barevného vidění při studiu elastohydrodynamického mazání

Studium smykově namáhaných elastohydrodynamických mazacích filmů za tranzientních podmínek

Cílená modifikace topografie, tloušťka mazacího filmu, prokluz, vysokorychlostní záznamová technika.

VLIV CÍLENÉ MODIFIKACE TOPOGRAFIE NA NEDOSTATEČNĚ MAZANÝ KONTAKT

1 VYMEZENÍ ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY A PŘEDBĚŽNÉHO CÍLE DISERTAČNÍ PRÁCE...5

Vysoké u ení technické v Brn

ROZLOŽENÍ TLOUŠŤKY MAZACÍHO FILMU PŘI ROZBĚHU HLADKÝCH TŘECÍCH POVRCHŮ.

Vysoké učení technické v Brně Brno University of Technology

Chování EHD mazacího filmu při náhlých změnách rychlosti a zatížení

[D] Konstrukční a procesní inženýrství.

Problematika dizertační práce a současný stav řešení

OMYLY V CITÁTECH Tyto následující omyly v citátech jsou zajímavým dokladem toho, jak křivolaké můžou být cesty lidské fantazie a vědeckých teorií:

VÝVOJ NOVÉ GENERACE ZAŘÍZENÍ S POKROČILOU DIAGNOSTIKOU PRO STANOVENÍ KONTAKTNÍ DEGRADACE

ABSTRAKT KLÍČOVÁ SLOVA ABSTRACT KEYWORDS BIBLIOGRAFICKÁ CITACE

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY STUDIUM PŘECHODOVÝCH JEVŮ MEZI ZCELA ELASTOHYDRODYNAMICKY MAZANÝMM KONTAKTEM

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

VLIV REOLOGIE MAZIV NA TLOUŠŤKU MAZACÍHO FILMU

Aplikace spektroskopické reflektometrie při studiu elastohydrodynamického mazání

Korelace změny signálu AE s rozvojem kontaktního poškození

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

PŘÍLOHA KE KAPITOLE 12

Elastohydrodynamické mazání za podmínek hladovění

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUE OF MACHINE AND INDUSTRIAL DESIGN

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Vliv topografie třecích povrchů na funkci kluzných ložisek

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM UTVÁŘENÍ MAZACÍCH FILMŮ PŘI REVERZACI A ROZBĚHU TŘECÍCH POVRCHŮ

DIAGNOSTICKÝ SYTÉM M PRO KONTROLU ITÍM M METODY AKUSICKÉ EMISE

POKROČILÉ PROBLÉMY ELASTOHYDRODYNAMIKY ADVANCED PROBLEMS IN ELASTOHYDRODYNAMICS

VLIV POVRCHOVÝCH NERONVOSTÍ NA VÝVOJ TŘENÍ A TLOUŠŤKY MAZACÍHO FILMU V OBLASTI PŘECHODU DO SMÍŠENÉHO MAZÁNÍ

CHOVÁNÍ EHD MAZACÍHO FILMU PŘI NÁHLÝCH ZMĚNÁCH RYCHLOSTI A ZATÍŽENÍ EHD LUBRICATION FILM BEHAVIOUR UNDER RAPID CHANGE OF VELOCITY AND LOAD

Modifikace tření v kontaktu kola a kolejnice

Fakulta strojního inženýrství Ústav konstruování / Odbor metodiky konstruování

AJEN VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Edice Habilitační a inaugurační spisy, sv. 187 ISSN X. Martin Hartl ELASTOHYDRODYNAMICKÉ MAZACÍ FILMY

EXPERIMENTÁLNÍ ZAŘÍZENÍ PRO STUDIUM MAZACÍCH FILMŮ

STUDIUM A MĚŘENÍ VELMI TENKÝCH MAZACÍCH FILMŮ

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ. V Brně dne..

Vysoké učení technické v Brně Brno University of Technology. Elastohydrodynamické mazání hypoidních převodů

Valivé ložisko klíč k vyšší účinnosti

Stabilizace Galerkin Least Squares pro

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM UTVÁŘENÍ MAZACÍCH FILMŮ ZA PODMÍNEK NEDOSTATEČNÉHO ZÁSOBOVÁNÍ KONTAKTU MAZIVEM

Úvod do přesnosti MKP, generace sítí a metod řešení soustav lineárních rovnic

Fyzikální praktikum I

κ ln 9, 793 ρ.u.y B = 1 κ ln f r, (2.2) B = 0 pro k s + < 2, 25, (2.3)

Integrita povrchu a její význam v praktickém využití

Studium smykově namáhaných elastohydrodynamických mazacích filmů za tranzientních podmínek

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ

Hodnocení tribologických vlastností procesních kapalin

HODNOCENÍ HLOUBKOVÝCH PROFILŮ MECHANICKÉHO CHOVÁNÍ POLYMERNÍCH MATERIÁLŮ POMOCÍ NANOINDENTACE

Transkript:

Numerická simulace elastohydrodynamicky mazaného kruhového kontaktu nehladkých povrchů Pojednání ke státní doktorské zkoušce Ing. Libor Urbanec VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ 9. 7. 007

Obsah Úvod elastohydrodynamické (EHD) mazání hladké povrchy nehladké povrchy Cíle disertační práce Dosažené dílčí výsledky Závěr 1 3 4 5 6 7 8 9 16

Elastohydrodynamické mazání Nekonformní povrchy Velké zatížení kontaktu Významná elastická deformace Povrchy plně separovány vrstvou maziva Tlakově-viskózní chování maziva Sledované parametry Tloušťka mazací vrstvy Tlakový profil v mazací vrstvě 1 3 4 5 6 7 8 9 16

Nehladké povrchy Drsnost povrchu Povrchové vady Záměrné modifikace povrchů Povrchové textury Zdroje: LMC CNRS/INSA de Lyon, www.photonics.com, University of Sheffield, www.surface-tech.com 1 3 4 5 6 7 8 9 16

Cíl disertační práce Cílem disertační práce je vytvoření numerického nástroje pro simulaci parametrů elastohydrodynamického mazání v kruhové kontaktní oblasti a porovnání numerických a experimentálních výsledků. Etapy řešení Numerický algoritmus pro hladké povrchy Porovnání s experimentálními výsledky Rozšíření řešení na problém Implementace multigridních numerických technik Porovnání s experimentálními výsledky 1 3 4 5 6 7 8 9 16

Numerická simulace hladké povrchy stacionární řešení rozložení tloušťky mazací vrstvy a tlaku generace lokálního minima tloušťky mazací vrstvy sekundární tlakové maximum U=.4063x10-11 W=1.4517x10-6 G=3830 1 3 4 5 6 7 8 9 16

Numerická simulace matematický popis problému Reynoldsova rovnice 3 ρh p + x 1η x y 3 ρh p 1η y u m ( ρh) ( ρh) x t = 0 Závislost viskozity (Roelands) a hustoty (Dowson & Higginson) na tlaku z p = 0 0 1 p0 ( ) ( ( ) ) η p η exp lnη + 9.67 1 + + ρ( p) Rovnice tloušťky mazací vrstvy h ( x, y) = h ( t) 1 3 4 5 6 7 8 9 16 + Rovnice silové rovnováhy 0 x R x + y R y + + D( x, y, t) + πe' ( x', y' ) + + w= p dx' dy' p 8 5.9 10 + 1.34p ρ0 5.9 10 + p = 8 ( x', y' ) dx' dy' ( x x' ) + ( y y )

Numerická simulace numerický algoritmus Výpočetní oblast Gauss-Seidelova iterační metoda Y end y ~ +ω δ p i, j = pi, j p i, j u [0,0] a x δ i, j = r i, j ( Lp) p i, j i, j 1 VSTUPNÍ OBLAST VÝSTUPNÍ OBLAST X begin X end y begin 1 3 4 5 6 7 8 9 16

Experimentální zařízení Kolorimetrická interferometrie chromatické interferogramy skleněný nebo safírový disk ocelová kulička Experimentální zařízení tribologické laboratoře ÚK 1 3 4 5 6 7 8 9 16

Porovnání numerických a experimentálních výsledků rozložení tloušťky mazací vrstvy vyhodnocení centrální a minimální tloušťky dobrá shoda naměřených a vypočtených průběhů 10 11 1 13 14 15 16

Povrchová nerovnost Reálná kuželový vtisk Rockwell indentor leštěný okraj vtisku průměr 73µm, hloubka 0,7µm Modelová aproximace povrchového vtisku matematická formulace harmonická funkce 10 11 1 13 14 15 16

Povrchová nerovnost rovnice tl. mazací vrstvy Rovnice tloušťky mazacího filmu h ( x, y) = h ( t) 0 + x R x + y R y D( x, y, t) + πe' + + p ( x', y' ) dx' dy' ( x x' ) + ( y y ) 100 0-100 -00 depth [nm] -300-400 -500-600 -700 APPROXIMATED MEASURED -800-50 -40-30 -0-10 0 10 0 30 40 50 distance [um] 10 11 1 13 14 15 16

Numerická simulace multigridní numerický algoritmus h h L u = f h Nová tlaková aproximace na jemné síti H I h Korekce aproximace jemné sítě h h h H u = u~ + IHu~ H H L u = f H H h H h ( I u ) ( I f ) H L h = h Nové řešení na hrubé síti u ~H 10 11 1 13 14 15 16

Numerická simulace Implementace multigridních technik numerického řešení Multi Level Multi Integrace elastických deformací Vliv velikosti prokluzu Vyhodnocení lokálních změn tloušťky a tlaku mazacího filmu v okolí vtisku 10 11 1 13 14 15 16 W=5.73053x10-7 U=1.4033x10-1 G=1550 parametr prokluzu Σ=+1

Porovnání výsledků identifikace a porovnání lokálních změn tloušťky mazací vrstvy v okolí vtisku dobrá shoda vypočtených a naměřených výsledků Křupka, I., Hartl, M., Urbanec, L. and Čermák, J.: Single dent within EHD contact comparison between experimental and numerical results,imeche, Part J: Journal of Engineering Tribology, přijato k otištění. 10 11 1 13 14 15 16

Závěr V souladu se stanoveným cílem disertační práce byly úspěšně realizovány stanovené dílčí etapy řešení. Numerický algoritmus pro hladké povrchy Porovnání s experimentálními výsledky Řešení problému Implementace multigridních numerických technik Porovnání s experimentálními výsledky 10 11 1 13 14 15 16