Термопружна взаємодія тіл з урахуванням термоопору та тиску ідеального газу в міжконтактному зазорі

Анотація

Досліджено термопружний контакт двох півбезмежних тіл з різних матеріалів за наявності газу в зазорі, зумовленого виїмкою малої висоти на поверхні одного з тіл. Газ чинить
рівномірний тиск на поверхні зазору та створює додатковий термоопір, залежний від висоти зазору. За математичну модель газу вибрано ідеальний газ, стан якого описує рівняння
Клапейрона-Менделєєва. Враховано вплив тиску газу, силового та теплового навантаження на деформування зазору. Сформульовану контактну задачу зведено до системи двох нелінійних сингулярних інтегро-диференціальних рівнянь щодо висоти зазору та стрибка температури між його поверхнями, розв’язок якої побудовано з застосуванням методу послідовних наближень. Для знаходження тиску газу використано рівняння Клапейрона-Менделєєва, в якому враховано залежність температури газу від температур поверхонь зазору. Числові розрахунки проведено для пари матеріалів неіржавна сталь AISI 304 — сплав алюмінію A380 за наявності в зазорі повітря, аргону, криптону або гелію. Проаналізовано вплив маси газу, густини теплового потоку й інтенсивності зовнішнього тиску на ширину зазору, температуру газу, контактний термоопір тіл і рівень термічної ректифікації.