2 / 14
В области контакта реальных твердых тел возникает искажение
температурного поля, связанное с появлением термического контакт-
ного сопротивления вследствие неидеального прилегания шерохова-
тых поверхностей. При описании этого искажения, обратного к по-
явлению термического контактного сопротивления, полагают наличие
снижения тепловой проводимости в области контакта от бесконечно-
сти до значения, характерного для данного контакта. Тепловая кон-
тактная проводимость, в основном, зависит от фактической площади
соприкосновения тел. Последняя, в свою очередь, определяется чи-
сленным решением задачи деформирования для контакта шерохова-
тых поверхностей.
В конструкциях с большим числом контактирующих поверхностей
(например, авиационные двигатели, двигатели внутреннего сгорания
и др.) достаточно принять одинаковое значение контактной прово-
димости для групп, состоящих из большого количества поверхностей.
Существенной ошибки от этого не будет, так как теплота может альтер-
нативными путями передаваться через множество соседних поверхно-
стей. Индивидуальные значения тепловой контактной проводимости
конкретного контакта требуются, как правило, для систем с наличи-
ем критических для передачи теплоты контактов (например, объекты
точного приборостроения, приборы систем управления, электронной
и атомной промышленности).
Проблема контакта особенно актуальна в области микроэлектро-
механических устройств (MEMS). За рубежом начали выпускаться на-
учные журналы, освящающие вопросы контакта в таких устройствах:
Journal of Micromechanics and Microengineering в Великобритании с
1991 г.; Journal of Microelectromechanical Systems в США с 1992 г. Так,
в электростатических микромоторах для того, чтобы избежать заеда-
ния движущихся частей и выхода их из строя, требуется дорогая обра-
ботка их поверхностей [1]. В микроэлектромеханических переключа-
телях качество контактирующих поверхностей определяет потери то-
ка и износ устройства [2]. В наноэлектромеханических устройствах
(нано-переключатели) шероховатость поверхностей в зазоре опреде-
ляет изменение действующего напряжения (до 25%) и электрического
контактного сопротивления [3].
Оценка контактной тепловой проводимости всегда представляла
собой проблему, возникающую при исследованиях по теплообмену [4].
C позиции практики модель, позволяющая получить максимально до-
стоверные результаты по контактному теплообмену, необходима, в
первую очередь, на этапе проектирования будущей конструкции [5].
Для теоретических исследований требуется модель контакта шеро-
ховатых тел, охватывающая на современном уровне понимания все
возникающие в контакте физические процессы.
130 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2016. № 1