高速重载滑滚摩擦副表面损伤的力学特性
本文关键词:高速重载滑滚摩擦副表面损伤的力学特性 出处:《交通运输工程学报》2017年03期 论文类型:期刊论文
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【摘要】:采用有限元法建立了M50钢滑滚摩擦副的弹塑性接触模型,在接触应力约为4.0GPa、线速度约为50m·s-1的高速重载工况下,分析了其等效应力、剪切应力场与表层塑性变形,研究了摩擦因数与相对滑动速度对M50钢滑滚摩擦副接触行为的影响,并对比了M50钢双滚子滑滚试验中的表层塑性变形。计算结果表明:M50钢摩擦副的最大接触应力和椭圆接触区长、短轴长度的有限元分析结果与Hertz理论计算结果的偏差分别为2.66%、0.26%、6.43%;当摩擦因数由0.1增加到0.5时,最大等效应力的位置由摩擦副次表层约0.5mm处逐渐向接触表面发展;摩擦副表面发生胶合失效时的摩擦因数大于0.3,接触表面最大等效应力大于1 700 MPa;胶合失效发生时,M50钢摩擦副的应力和塑性应变具有特定的方向性,表现在滑滚比分别为0.12、0.15条件下,接触点处线速度较高的表面最大等效应力分别达到2 847、2 689 MPa,产生较大的塑性应变,最大值分别达到0.062、0.061,而线速度较低的表面最大等效应力分别为2 269、2 101 MPa,产生的最大塑性变形相对较小,分别为0.040、0.039。
[Abstract]:The elastic-plastic contact model of sliding friction pair of M50 steel is established by using finite element method. The contact stress is about 4.0 GPA and the linear velocity is about 50 m 路s ~ (-1). The equivalent stress, shear stress field and plastic deformation of the surface layer are analyzed, and the effects of friction coefficient and relative sliding velocity on the contact behavior of the sliding friction pair of M50 steel are studied. The surface plastic deformation of M50 steel double roller sliding rolling test is compared. The results show that the maximum contact stress and the elliptical contact zone length of the friction pair of M50 steel are obtained. The deviation between the results of finite element analysis of short axis length and that of Hertz theory is 2.660.26 and 6.43 respectively. When the friction coefficient is increased from 0.1 to 0.5, the position of the maximum equivalent stress develops from about 0.5 mm to the contact surface. The friction coefficient is greater than 0.3 and the maximum equivalent stress of the contact surface is more than 1 700 MPA when the surface of the friction pair fails. The stress and plastic strain of friction pair of M50 steel have special directionality when the bonding failure occurs, which is shown under the condition of sliding roll ratio of 0.120.15. The maximum equivalent stress of the surface with higher linear velocity at the contact point reaches 2847 ~ 2 689 MPa, respectively, resulting in a large plastic strain, with the maximum value of 0.062 ~ 2 ~ 0. 061, respectively. However, the maximum equivalent stress of the surface with lower linear velocity is 2269 / 2101 MPa, and the maximum plastic deformation is relatively small, 0.040 ~ 0.039, respectively.
【作者单位】: 中国运载火箭技术研究院研究发展中心;哈尔滨工业大学机电工程学院;
【基金】:国家自然科学基金项目(51675120) 国家973计划项目(2013CB632305)
【分类号】:TH117.1;V231.95
【正文快照】: 0引言航空发动机的推重比、功重比和转速等工况不断提高,未来四代机的推重比将超过12,功重比将超过10,航空发动机主轴轴承逐渐趋于极限运行状态[1-3]。在高速重载的极限工况下,轴承内部滚子与滚道间的滑滚接触容易引起轴承灾难性失效,因此,航空发动机主轴承内部的高速重载滑滚
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