弹性接触下的摩擦磨损数值分析与实验研究
发布时间：2020-12-24 09:01
摩擦学作为一门基础性交叉学科,一直以来受到众多研究者们的广泛关注。但由于其本身的复杂性及人类自身认识的局限性,许多摩擦学类问题并没有得到很好的解决。摩擦学中的力学问题是工程应用科学的基础,深刻理解摩擦过程的接触问题对设计安全、高效的机械零部件起着至关重要的作用。针对当前摩擦学中的摩擦、磨损领域研究面临的实验研究偏多和数值计算方法较少的现状本文旨在通过数学手段,对摩擦过程中的接触问题进行数值定量化研究,并在此基础上结合实验对量化结果进行验证。本文主要研究了非高斯粗糙面法向与切向弹性接触、预紧力作用下粗糙面的能量耗散、摩擦过程中接触压力求解及磨损预测和线接触磨损过程中应力场实时在线观测问题,并在本文最后还给出了部分MATLAB?计算源程序。利用可以独立给定偏态值和峰态值的Pearson分布函数描述接触面高度度分布。本文在单峰弹塑性接触模型的基础上,结合统计学方法推导出界面法向接触力计算公式。于此同时,根据Mindlin粘滑模型推导出切应力计算公式。而后重点分析了偏态值和峰态值对法向和切向接触的影响,并将计算得到的初始切向接触刚度与实验结果进行对比。另外还用Iwan模型...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景及意义
1.3 课题理论基础及国内外研究进展
1.3.1 粗糙面法向接触理论
1.3.2 粗糙面切向接触理论
1.3.3 摩擦过程中接触压力研究
1.3.4 磨损预测研究
1.3.5 材料内部应力场研究
1.4 论文主要研究内容
第二章 随机粗糙表面法向及切向接触模型与分析
2.1 前言
2.2 粗糙面参数表征
2.3 多峰接触模型
2.3.1 法向接触分析
2.3.2 切向接触分析
2.4 结果与讨论
2.4.1 偏态值对接触的影响
2.4.2 峰态值对接触的影响
2.5 实验结果对比
2.6 本章小结
第三章 基于Iwan模型的摩擦界面切向接触研究
3.1 前言
3.2 粗糙面接触模型及迟滞曲线
3.2.1 Iwan模型
3.2.2 周期性加载迟滞曲线
3.3 新的临界滑移力分布函数推导
3.4 数值计算结果与分析
3.5 实验结果对比
3.6 本章小结
第四章 摩擦过程中界面接触压力计算研究
4.1 前言
4.2 理论模型
4.2.1 基于FK-Boltzmann修正的统一Reynolds方程
4.2.2 控制方程
4.3 数值计算方法
4.3.1 方程无量纲化
4.3.2 网格划分
4.3.3 半系统离散差分方法
4.3.4 弹性变形计算
4.4 数值计算结果与分析
4.4.1 载荷影响
4.4.2 速度影响
4.4.3 环境压力影响
4.5 本章小结
第五章 弹性接触过程中磨损计算及实验研究
5.1 前言
5.2 数学物理模型与基本方程
5.3 数值计算分析
5.3.1 压力计算
5.3.2 磨损计算
5.3.3 磨损迭代步长选取
5.4 弹性接触磨损实验研究
5.5 结果对比
5.6 本章小结
第六章 磨损过程中的摩擦副内部应力实验研究
6.1 前言
6.2 光弹性实验原理
6.2.1 应力-光学定律
6.2.2 平面偏振光通过光学仪器
6.2.3 圆偏振光通过光学仪器
6.3 材料内部应力场
6.4 光弹性实验研究
6.5 结果与讨论
6.6 本章小结
总结与展望
主要工作与结论
创新点
展望
参考文献
附录 A Pearson分布及计算程序
附录 B 接触应力共轭梯度计算方法
附录 C 琼斯矩阵计算法
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Numerical analysis of time-varying wear with elastic deformation in line contact[J]. Wanglong ZHAN,Ping HUANG. Friction. 2019(02)
[2]Adhesive wear and particle emission: Numerical approach based on asperity-free formulation of Rabinowicz criterion[J]. Valentin L.POPOV,Roman POHRT. Friction. 2018(03)
[3]Adhesive wear mechanisms uncovered by atomistic simulations[J]. Jean-Fran?ois MOLINARI,Ramin AGHABABAEI,Tobias BRINK,Lucas FRéROT,Enrico MILANESE. Friction. 2018(03)
[4]粗糙表面接触力学问题的重新分析[J]. 孙见君,嵇正波,马晨波. 力学学报. 2018(01)
[5]线接触弹性磨损的数值分析[J]. 占旺龙,黄平. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[6]Instantaneous phase-stepping interferometry based on a pixelated micro-polarizer array[J]. Satoru Yoneyama,Shuichi Arikawa. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2016(04)
[7]混合润滑理论模型进化与工程应用[J]. 王悦昶,刘莹,黄伟峰,郭飞,王玉明. 摩擦学学报. 2016(04)
[8]基于快速傅里叶变换的三维非高斯粗糙表面数值仿真[J]. 张生光,王文中. 中国科技论文. 2014(08)
[9]卷吸速度方向与椭圆短轴成一夹角的弹流润滑渐近网格加密算法[J]. 蒲伟,王家序,周广武,李俊阳,褚坤明. 西安交通大学学报. 2014(09)
[10]考虑粗糙表面接触的连接面黏滑摩擦建模[J]. 徐超,王东. 西安交通大学学报. 2014(07)
博士论文
[1]光弹性技术在摩擦学实验中的应用研究[D]. 方燕飞.华南理工大学 2017
本文编号：2935372
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景及意义
1.3 课题理论基础及国内外研究进展
1.3.1 粗糙面法向接触理论
1.3.2 粗糙面切向接触理论
1.3.3 摩擦过程中接触压力研究
1.3.4 磨损预测研究
1.3.5 材料内部应力场研究
1.4 论文主要研究内容
第二章 随机粗糙表面法向及切向接触模型与分析
2.1 前言
2.2 粗糙面参数表征
2.3 多峰接触模型
2.3.1 法向接触分析
2.3.2 切向接触分析
2.4 结果与讨论
2.4.1 偏态值对接触的影响
2.4.2 峰态值对接触的影响
2.5 实验结果对比
2.6 本章小结
第三章 基于Iwan模型的摩擦界面切向接触研究
3.1 前言
3.2 粗糙面接触模型及迟滞曲线
3.2.1 Iwan模型
3.2.2 周期性加载迟滞曲线
3.3 新的临界滑移力分布函数推导
3.4 数值计算结果与分析
3.5 实验结果对比
3.6 本章小结
第四章 摩擦过程中界面接触压力计算研究
4.1 前言
4.2 理论模型
4.2.1 基于FK-Boltzmann修正的统一Reynolds方程
4.2.2 控制方程
4.3 数值计算方法
4.3.1 方程无量纲化
4.3.2 网格划分
4.3.3 半系统离散差分方法
4.3.4 弹性变形计算
4.4 数值计算结果与分析
4.4.1 载荷影响
4.4.2 速度影响
4.4.3 环境压力影响
4.5 本章小结
第五章 弹性接触过程中磨损计算及实验研究
5.1 前言
5.2 数学物理模型与基本方程
5.3 数值计算分析
5.3.1 压力计算
5.3.2 磨损计算
5.3.3 磨损迭代步长选取
5.4 弹性接触磨损实验研究
5.5 结果对比
5.6 本章小结
第六章 磨损过程中的摩擦副内部应力实验研究
6.1 前言
6.2 光弹性实验原理
6.2.1 应力-光学定律
6.2.2 平面偏振光通过光学仪器
6.2.3 圆偏振光通过光学仪器
6.3 材料内部应力场
6.4 光弹性实验研究
6.5 结果与讨论
6.6 本章小结
总结与展望
主要工作与结论
创新点
展望
参考文献
附录 A Pearson分布及计算程序
附录 B 接触应力共轭梯度计算方法
附录 C 琼斯矩阵计算法
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Numerical analysis of time-varying wear with elastic deformation in line contact[J]. Wanglong ZHAN,Ping HUANG. Friction. 2019(02)
[2]Adhesive wear and particle emission: Numerical approach based on asperity-free formulation of Rabinowicz criterion[J]. Valentin L.POPOV,Roman POHRT. Friction. 2018(03)
[3]Adhesive wear mechanisms uncovered by atomistic simulations[J]. Jean-Fran?ois MOLINARI,Ramin AGHABABAEI,Tobias BRINK,Lucas FRéROT,Enrico MILANESE. Friction. 2018(03)
[4]粗糙表面接触力学问题的重新分析[J]. 孙见君,嵇正波,马晨波. 力学学报. 2018(01)
[5]线接触弹性磨损的数值分析[J]. 占旺龙,黄平. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
[6]Instantaneous phase-stepping interferometry based on a pixelated micro-polarizer array[J]. Satoru Yoneyama,Shuichi Arikawa. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2016(04)
[7]混合润滑理论模型进化与工程应用[J]. 王悦昶,刘莹,黄伟峰,郭飞,王玉明. 摩擦学学报. 2016(04)
[8]基于快速傅里叶变换的三维非高斯粗糙表面数值仿真[J]. 张生光,王文中. 中国科技论文. 2014(08)
[9]卷吸速度方向与椭圆短轴成一夹角的弹流润滑渐近网格加密算法[J]. 蒲伟,王家序,周广武,李俊阳,褚坤明. 西安交通大学学报. 2014(09)
[10]考虑粗糙表面接触的连接面黏滑摩擦建模[J]. 徐超,王东. 西安交通大学学报. 2014(07)
博士论文
[1]光弹性技术在摩擦学实验中的应用研究[D]. 方燕飞.华南理工大学 2017
本文编号：2935372
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/2935372.html
