مدلسازي اصطكاك لغزشي در حضور نوسانات آلتراسونيك

Modeling of sliding friction with superimposed ultrasonic oscillation

زماني كه دو جسم روي سطح مشتركي لغزش مي كنند زبري هاي آن ها با يكديگر درگير شده و تغيير شكل مي يابند و اصطكاك ديناميكي را به وجود مي آورند با اعمال ‏نوسانات آلتراسونيك به يكي از اين دوجسم ، نيروي اصطكاك بين دو جسم كاهش مي يابد. آزمايشات نشان مي دهد كه نيروي اصطكاك بين دو جسم براي مواد مختلف مي تواند تا 60 درصد كاهش يابد كه اين خاصيت در فرآيندهاي شكل دهي و فرآيندهاي ماشينكاري كاربرد بسيار زيادي دارد. بنابراين اين نوسانات را مي توان به عنوان يك ‏روانكار با بازدهي بالاتر و آلودگي كمتر به جاي روانكارهاي شيميايي استفاده كرد. در اين تحقيق يك مدل الاستيك- پلاستيك از تماس سطوح ارايه شده است كه قابليت ‏پيش بيني نيروي اصطكاك بين دو جسم در حضور نوسانات آلتراسونيك را داراست. نتايج مدل ارايه شده با نتايج تجربي مقايسه شده است و اختلاف آنها كمتر از 10 درصد ‏مي باشد. همچنين مدل ارايه شده با مدل دانگ نيز مقايسه شده است كه نتايج، دقت بهتر در پيش بيني نيروي اصطكاك نسبت به مدل دانگ را نشان مي دهند.

When two bodies slide on each other the asperities are engaged and deformed causing the dynamic friction. By superposing ‎ultrasonic oscillation to one of the bodies, the friction force is reduced. The experiments show that the friction force may be reduced by ‎about 60 percent depending on material properties and the kinetics of the two bodies. This phenomenon is widely used in metal forming ‎and metal cutting and may be used as a replacement of lubricants in such processes due to its higher efficiency and less ‎pollution effects. In this research an elastic-plastic model for the surface contact is given that is capable of predicting the friction force when ultrasonic ‎vibrations are superimposed to macroscopic motion. The result of this model is compared with that of the experimental values. The ‎differences between these values are shown to be less than 10 percent. The result of the model is also compared with that of the Dong ‎model. The comparison shows that the present model ‎‏ ‏‎ has better accuracy of the Dong model.‎