粗糙实体与理想平面弹塑性接触滑动摩擦模拟与分析

发布时间：2020-07-01 05:50

【摘要】：从微观上看，真实工程表面形貌都是粗糙不平的。摩擦副接触表面的接触只发生在极少数微凸体上，导致这些微凸体承受了较大的载荷，极易产生弹塑性变形。在摩擦副的相对运动中，接触对之间产生了大量的摩擦热，这些热不仅严重影响着材料的力学和化学性能，而且还进一步使得摩擦部件的受力情况复杂化了，是影响材料摩擦磨损性能的重要因素。因此，从微观上研究粗糙工程表面的接触摩擦，具有很重要的理论和实际意义。文章综述了粗糙工程表面滑动接触问题的研究现状，指出了该问题的研究方向和趋势。在此基础上，选用Weierstrass-Mandelbrot函数生成了一个具有分形特征的粗糙表面；建立了弹塑性粗糙实体与理想弹塑性平面体滑动接触模型，用于模拟粗糙工程表面的接触滑动问题；考虑摩擦副间的热力耦合问题；使用非线性有限元软件Abaqus求解所建模型。在有限元分析结果中，重点对真实接触面积、接触界面接触压力分布、温度场分布、应力场分布和粗糙实体变形过程进行了分析。结果表明，真实接触面积和外加载荷大致呈线性关系，在滑动过程，真实接触面积产生一定程度的波动。粗糙实体上的接触压力和温度场分布均表现出明显的不均匀性，只分布在少数实际接触的微凸体上。以VonMises和Tresca准则考察等效应力的分布，最大等效应力一般分布在表面或表层以下，从应力角度揭示了造成材料失效的原因。解释了真实接触面积、接触压力、温度场和应力场之间的相互影响关系。文章还把分析结果和未考虑热力耦合接触模型的有限元结果进行了比较，直观的说明了摩擦热对真实接触面积、接触压力和等效应力的影响程度。本文所建立的模型同时考虑摩擦副的弹塑性特性和热力耦合影响，和以往研究相比，更准确的描述了工程真实情况，所得结论为粗糙工程表面接触摩擦问题的进一步研究提供了参考。
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH117.1

【参考文献】