Тертя в контактних задачах

Тертя визначає передачу дотичних сил між контактними поверхнями. Найпоширеніша базова модель спирається на закон Кулона, де гранична дотична сила пропорційна нормальній контактній силі.

Stick і ковзання (slip)

У спрощеному вигляді межа ковзання задається умовою $$\lvert T\rvert \le \mu N$$, де $\mu$ — коефіцієнт тертя, $N$ — нормальна сила. Поки необхідна дотична сила менша за межу, контакт може перебувати у стані зчеплення (stick); після досягнення межі виникає ковзання (slip).

Чому тертя ускладнює розрахунок

Розподіл нормального тиску змінюється, разом із ним змінюється і локальна межа тертя. Перемикання зчеплення (stick)/ковзання (slip) створює додаткову нелінійність і може викликати коливання ітерацій поблизу переходу.

Коефіцієнт тертя не варто підбирати лише для досягнення convergence. Він повинен мати фізичне обґрунтування. При проблемах спочатку корисно перевірити модель із без тертя (frictionless) contact, а потім додавати реальне тертя.