Mathematical model for two-dimensional dry friction modified by dither

Adam Wijata , Jan Awrejcewicz , Jan Matej , Michał Makowski

Abstract

A new dynamic two-dimensional friction model is developed that is based on the bristle theory. Actually, it is the Reset Integrator Model converted into a two-dimensional space. Usually, two-dimensional friction models are in fact onedimensional models that are rotated into a slip velocity direction. However, this common approach cannot be applied to the bristle model. That is why the idea of a two-dimensional bristle is presented. The bristle’s deformation is described using polar coordinates. The carried-out numerical simulation of a planar oscillator has proved that the new model correctly captures the mechanism of smoothing dry friction by dither applied in both a perpendicular and co-linear way regarding body velocity. Furthermore, the introduced mathematical model captures two-dimensional stick-slip behaviour. Cartesian slip velocity components are the only inputs to the model. In addition, our proposed model allows one to describe friction anisotropy using bristle parameters. The paper contains the results of an experimental verification of the new friction model, conducted with a special laboratory rig employed to investigate a two-dimensional motion in the presence of dither as well as to validate our numerical results.
Author Adam Wijata
Adam Wijata,,
-
, Jan Awrejcewicz IP
Jan Awrejcewicz ,,
- Institute of Vehicles
, Jan Matej IP
Jan Matej,,
- Institute of Automotive Engineering
, Michał Makowski IP
Michał Makowski,,
- Institute of Automotive Engineering
Journal seriesMathematics and Mechanics of Solids, ISSN 1081-2865
Issue year2016
Volwydanie specjalne 2016
Nowydanie specjalne 2016
Pages1-14
Publication size in sheets0.65
Keywords in Polishtarcie suche, wibrator, tarcie dwuwymiarowe, sczepność-poślizg, modelowanie układów mechanicznych
Keywords in Englishdry friction, dither, two-dimensional friction, stick-slip, mechanical systems modelling
Abstract in PolishW artykule przedstwiono nowy model dwuwymiarowego tarcia, bazujący na teorii szczotki z włosiem szczecinowym. Istniejące modele tarcia dwuwymiarowego są w rzeczywistości najczęściej jednowymiarowymi modelami, zorientowanymi w kierunku prędkości poślizgu. W zaproponowanym modelu deformacja włosia została opisana za pomocą współrzędnych biegunowych, co pozwoliło uzyskać efekt dwuwymiarowości. Wyniki symulacji potwierdziły, że nowy model poprawnie opisuje mechanizm wygładzania tarcia suchego przez wprowadzenie współliniowych z prędkością ciała wibracji, w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach. Przedstawiony w artykule model matematyczny uwzględnia również dwuwymiarowy efekt typu stick-slip stykających się ciał oraz efekt anizotropowości tarcia. Wyniki obliczeń numerycznych potwierdzone zostały przez wyniki eksperymentalnych badań z wykorzystaniem specjalnego stanowiska badawczego
DOIDOI:10.1177/1081286516650483
Languageen angielski
Score (nominal)25
ScoreMinisterial score = 25.0, 29-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 25.0, 29-11-2017, ArticleFromJournal
Publication indicators WoS Impact Factor: 2016 = 2.953 (2) - 2016=2.113 (5)
Citation count*0
Cite
Share Share



* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back