КОНТА́КТНЫЕ НАПРЯЖЕ́НИЯ

КОНТА́КТНЫЕ НАПРЯЖЕ́НИЯ в ме­ха­ни­ке, на­пря­же­ния, воз­ни­каю­щие при ме­ха­нич. взаи­мо­дей­ст­вии твёр­дых де­фор­ми­руе­мых тел на пло­щад­ках их со­при­кос­но­ве­ния и вбли­зи этих пло­ща­док. При этом счи­та­ет­ся, что пло­щадь кон­так­та ма­ла по срав­не­нию с ха­рак­тер­ны­ми раз­ме­ра­ми со­при­ка­саю­щих­ся тел (напр., при взаи­мо­дей­ст­вии ко­ле­са и рель­са) и за­висит от ве­ли­чи­ны си­лы сжа­тия. К. н. во мно­гих слу­ча­ях оп­ре­де­ля­ют проч­ность де­та­лей кон­ст­рук­ций.

Ос­но­вы тео­рии К. н. бы­ли за­ло­же­ны в ра­бо­те Г. Р. Гер­ца, опуб­ли­ко­ван­ной в 1894. Герц рас­смат­ри­вал за­да­чи то­чеч­но­го ка­са­ния (напр., двух ша­ров) и ка­са­ния по ли­нии (напр., двух ци­лин­д­ров) в пред­по­ло­же­нии, что де­та­ли из­го­тов­ле­ны из од­но­род­но­го, изо­троп­но­го и уп­ру­го­го ма­те­риа­ла. С сер. 20 в. при ре­ше­нии кон­такт­ных за­дач учи­ты­ва­ют­ся свой­ст­ва пла­стич­но­сти ма­те­риа­ла, а так­же вяз­ко­уп­ру­го­сти и пол­зу­че­сти.

На пер­вом эта­пе ре­ше­ния кон­такт­ной за­да­чи оп­ре­де­ля­ют раз­ме­ры пло­щад­ки кон­так­та, рас­пре­де­ле­ние на­пря­же­ний на пло­щад­ке кон­так­та и т. п. Вы­де­ля­ют ка­са­тель­ную и нор­маль­ную со­став­ляю­щие К. н., дей­ст­вую­щие со­от­вет­ст­вен­но в плос­ко­сти пло­щад­ки кон­так­та и пер­пен­ди­ку­ляр­но к ней. Рас­чё­ты, как пра­ви­ло, про­во­дят в пред­по­ло­же­нии, что ка­са­тель­ная со­став­ляю­щая на пло­щад­ке кон­так­та от­сут­ст­ву­ет. На вто­ром эта­пе для оцен­ки проч­но­сти кон­так­ти­рую­щих де­та­лей оп­ре­де­ля­ют рас­пре­де­ле­ние на­пря­же­ний и де­фор­ма­ций в глу­би­не тел под пло­щад­кой кон­так­та. Вда­ли от пло­щад­ки воз­ни­ка­ют та­кие же на­пря­же­ния и де­фор­ма­ции, ка­кие бы­ли бы при при­ло­же­нии си­лы в цен­тре пло­щад­ки кон­так­та. В боль­шин­ст­ве слу­ча­ев макс. на­пря­же­ния воз­ни­ка­ют не на по­верх­но­сти кон­так­та, а на не­ко­то­рой глу­би­не.

Для боль­шей точ­но­сти в рас­чё­ты вво­дят­ся до­пол­нит. по­пра­воч­ные ко­эф­фи­ци­ен­ты, ха­рак­те­ри­зую­щие осо­бен­но­сти кон­крет­ных де­та­лей (ша­ри­ко­вых и ро­ли­ко­вых под­шип­ни­ков, зуб­ча­тых пе­ре­дач и др.) и оп­ре­де­ляе­мые экс­пе­ри­мен­таль­но. При этом учи­ты­ва­ют не­уп­ру­гость ма­те­риа­ла, его не­од­но­род­ность по глу­би­не и на­ли­чие ка­са­тель­ных на­пря­же­ний на пло­щад­ке кон­так­та. Во мно­гих слу­ча­ях (напр., при оп­ре­де­ле­нии кон­такт­ной жё­ст­ко­сти) при­ни­ма­ет­ся во вни­ма­ние на­ли­чие не­ров­но­стей и де­фор­ма­ций на пло­щад­ке кон­так­та. Рас­чёт К. н. ва­жен при изу­че­нии тре­ния сколь­же­ния и тре­ния ка­че­ния (см. Три­бо­ло­гия). В этом слу­чае в рас­чё­тах учи­ты­ва­ют тем­пе­ра­тур­ные эф­фек­ты, влия­ние смаз­ки, за­ви­си­мость тре­ния от ско­ро­сти и т. п. Мн. кон­такт­ные за­да­чи име­ют ди­на­мич. при­ро­ду: кон­такт со­про­во­ж­да­ет­ся удар­ной или пе­рио­дич. на­груз­кой. Ещё один тип кон­такт­ных за­дач – это дав­ле­ние жё­ст­ко­го штам­па на уп­ру­гое, уп­ру­го­пла­сти­че­ское или вяз­ко­уп­ру­гое те­ло. К этим про­бле­мам от­но­сят­ся за­да­чи взаи­мо­дей­ст­вия фун­да­мен­тов с грун­та­ми, ре­шае­мые обыч­но с учё­том из­ме­не­ния свойств грун­та с глу­би­ной.