Моделирование трения для имитации динамических систем

Трение представляет собой чрезвычайно сложное явление, возникающее при контакте поверхностей. Эксперименты указывают на функциональную зависимость от множества параметров, включая скорость скольжения, ускорение, критическое расстояние скольжения, температуру, нормальную нагрузку, влажность, подготовку поверхности и, конечно, сочетание материалов. Во многих инженерных приложениях успешность моделей при прогнозировании экспериментальных результатов остается чрезвычайно чувствительной к модели трения. Кроме того, в различных областях инженерии и естественных наук разработаны интересные способы представления трения; соответствующие модели происходят из фундаментальных разделов механики, динамики систем и теории управления, а также из многих других областей. Фундаментальный нерешенный вопрос в моделировании систем заключается в следующем: как наиболее адекватно включить трение в аналитическую или численную модель и каковы последствия выбора модели трения? В этой обзорной статье на основе обширной литературы по различным инженерным направлениям критически рассматривается применение различных моделей трения в разных условиях. Особое внимание уделено следующим темам: моделям систем с сосредоточенными параметрами (обычно низкого порядка) — использованию различных типов зависимости трения от параметров; моделям континуальных систем — непрерывным моделям интерфейса и их дискретизации; отклику автоколебательных систем — устойчивости установившегося скольжения, прерывистому скольжению и требованиям к модели трения; а также вынужденному отклику системы — прерывистому скольжению, частичному скольжению и требованиям к модели трения. Основной вывод этого широкого обзора состоит в том, что модель системы и модель трения фундаментально связаны и не могут выбираться независимо. Более того, практическая полезность модели трения и успешность динамической модели системы в значительной степени зависят друг от друга. Во всех дисциплинах очевидно, что многоуровневые эффекты могут определять характеристики фрикционных контактов, и поэтому необходимы дальнейшие исследования вычислительных средств и подходов, способных о...