粗糙表面微动接触分析

发布时间：2021-11-21 03:23

　　在实际工程中,螺栓、轮轴和人造牙齿等零部件在小幅振动工况下表面会产生微动接触。这些零部件的表面上受到振荡切向力和法向力共同作用,会使零部件表面产生微动磨损,减少使用寿命。本论文拟对粗糙表面微动接触和微动磨损问题进行分析。首先,以微动接触理论为基础建立微动接触模型,利用共轭梯度法（CGM）和快速傅里叶变换（FFT）计算了光滑表面和正弦粗糙表面微动接触的表面压力、切向应力、Von-Mises应力分布。对比分析表明:在正弦粗糙表面接触切向应力分布呈现尺寸效应。其次,在非高斯表面的微动接触问题中,以最大表面应力作为零部件的界面损伤重要指标,进一步分析了不同粗糙表面对微动接触最大表面应力的影响情况。结果表明:偏态参数的变化对最大接触压力和最大切向应力的影响较大,但是峰度参数的变化对最大切向应力影响较小;在相同的偏态和峰度条件下,各向同性和各向异性粗糙表面的最大切向应力和最大接触压力差别不大。最后,在微动接触的基础上建立微动磨损模型。对光滑和正弦表面中微动磨损的磨损形貌、接触压力进行数值分析。分析表明:在滑移区会发生微动磨损,在粘着区不产生磨损。 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 微动接触研究现状
        1.2.2 微动磨损研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 微动接触基本理论
    2.1 引言
    2.2 Hertz接触
    2.3 微滑接触
    2.4 微动接触
    2.5 算法验证
    2.6 本章小结
第3章 粗糙表面微动接触数值模拟
    3.1 引言
    3.2 微动接触模型及算法
        3.2.1 微动接触模型
        3.2.2 算法介绍
            3.2.2.1 法向接触求解
            3.2.2.2 切向接触求解
        3.2.3 微动接触算法流程
    3.3 光滑同质表面微动接触分析
    3.4 光滑同质表面Von-Mises应力分析
    3.5 光滑异质表面微动接触分析
    3.6 粗糙异质表面微动接触分析
        3.6.1 正弦异质表面微动接触分析
        3.6.2 非高斯粗糙异质表面微动接触分析
    3.7 本章小结
第4章 微动磨损数值模拟
    4.1 引言
    4.2 微动磨损模型
        4.2.1 微动磨损模型
        4.2.2 微动磨损计算流程
    4.3 结果与分析
        4.3.1 压力和切向应力结果分析
        4.3.2 光滑表面微动磨损分析
        4.3.3 正弦粗糙表面微动磨损分析
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]非高斯粗糙表面的弹性微滑接触问题研究[J]. 谢晓东,赵三星.  机械设计与制造. 2018(12)
[2]基于不同支撑结构的薄壁管冲击微动磨损行为研究[J]. 关海达,蔡振兵,陈志强,钱浩,唐力晨,朱旻昊.  振动与冲击. 2017(21)
[3]基于共轭梯度法和快速傅立叶变换的粗糙表面微动接触数值研究[J]. 牛睿,万强,靳凡,王战江.  计算力学学报. 2017(03)
[4]纯铁在球/面接触下的冲击微动磨损行为研究[J]. 王璋,蔡振兵,孙阳,吴松波,彭金方,朱旻昊.  摩擦学学报. 2017(02)
[5]恒定动能作用下薄壁管的冲击微动磨损行为研究[J]. 陈志强,蔡振兵,林映武,王璋,朱旻昊.  机械工程学报. 2016(15)
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[7]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)
[8]扭动微动磨损的研究进展和现状[J]. 蔡振兵,朱旻昊.  中国表面工程. 2014(04)
[9]弹性接触中的表面微滑问题及数值求解[J]. 王战江,王文中,胡元中,王慧.  机械工程学报. 2010(17)
[10]扭动微动的模拟及其试验研究[J]. 蔡振兵,朱旻昊,俞佳,周仲荣.  摩擦学学报. 2008(01)



本文编号：3508671