沟槽型织构化表面对摩擦振动噪声影响的试验及有限元分析

发布时间：2017-05-23 13:06

  本文关键词：沟槽型织构化表面对摩擦振动噪声影响的试验及有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：摩擦噪声是由两接触界面发生摩擦并激发物体发生振动而发射出的一种频率和声压都不规则变化的声音。摩擦振动噪声不仅严重影响设备的可靠性、精度和使用寿命,更会造成严重的噪声污染,影响人们的身心健康。由于摩擦振动噪声是接触界面发生摩擦而引发的,因此摩擦界面特征是摩擦振动噪声的关键影响因素。关于界面特征对摩擦振动噪声的影响的研究,目前还主要集中在表面粗糙度、磨屑等对摩擦振动噪声的影响。近年来国内外大量研究表明,表面织构能够有效改善摩擦学性能,但是关于表面织构对摩擦振动噪声的影响的研究却极少报道。因此,开展表面织构对摩擦振动噪声的影响及机理的研究工作有很好的创新性和必要性,为控制和降低摩擦振动噪声提供更多的科学依据。本研究在列车制动片摩擦材料表面制备出不同角度(0°、45°、90°、135°)的沟槽型织构表面,选用光滑制动盘为对磨副；同时在列车制动盘表面上制备出沟槽型织构表面(T-30°-1),选用光滑制动片摩擦材料为对磨副,采用面—面接触方式分别进行销—盘式摩擦尖叫噪声对比试验。利用有限元软件ABAQUS对摩擦振动噪声试验进行数值模拟分析,研究沟槽型织构表面对摩擦振动噪声的影响及机理。主要结论如下：1、试验结果表明,对于制动片摩擦材料：45°和90°织构表面可以有效的降低摩擦噪声,135。织构表面有一定的降噪效果,但效果不明显。对于制动盘：T-30°-1织构表面能有效的降低摩擦噪声。2、复特征值分析结果表明,计算所得的各种表面的不稳定振动主频分别与试验测得不稳定主频非常接近,因此本文所建立的三维有限元模型是真实可靠的,可用于瞬态动力学分析来研究沟槽型织构表面对摩擦振动噪声的影响。3、瞬态动力学分析结果与试验结果有很好的一致性。对于制动片摩擦材料：振动加速度幅值由大到小依次为0°、135°、45°、90°织构表面。对于制动盘：光滑表面有明显的连续的振动加速度幅值。T-30°-1织构表面的振动加速度幅值在制动片摩擦材料滑过沟槽撞击沟槽棱边时有较大波动,但持续时间很短并迅速衰减。4、接触应力分析结果表明,对于制动片摩擦材料：最大接触应力值由大到小、接触应力分布面积由小到大、接触应力分布均匀程度由差到好均依次为：0°、135°、45°、90°织构表面。45°和90°织构表面的最高接触应力值较小、接触应力分布较均匀、接触应力分布面积较大,因此有效的降低了尖叫噪声。对于制动盘：相比光滑表面,T-30°-1织构表面的接触应力分布面积较大且较均匀,最大应力值较小,较大接触应力集中在沟槽棱边上。因此可推断制动片摩擦材料滑过沟槽时,与棱边有较猛烈的撞击,摩擦系统的连续接触被打断,扰乱系统的连续自激振动,降低了尖叫噪声。
【关键词】：摩擦振动噪声 沟槽 数值模拟 表面织构
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH117.1;TB53
【目录】：

• 中文摘要6-8
• abstract8-12
• 第1章 绪论12-29
• 1.1 引言12-13
• 1.2 摩擦振动噪声研究方法13-23
• 1.2.1 摩擦振动噪声的形成机理13-19
• 1.2.2 摩擦振动噪声的试验研究19-21
• 1.2.3 摩擦振动噪声的有限元分析21-23
• 1.3 摩擦表面形貌特征对摩擦振动噪声的影响23-24
• 1.4 表面织构及其对摩擦噪声的影响24-26
• 1.5 本文选题意义26-28
• 1.6 本文主要研究内容28-29
• 第2章 试验装置与测量方法介绍29-35
• 2.1 试验装置介绍29-30
• 2.2 试验材料选取及其制备30-32
• 2.3 试验参数32
• 2.4 摩擦噪声声压的测量32-33
• 2.5 噪声的评价标准33-35
• 2.5.1 响度和响度级33
• 2.5.2 A计权声级33-34
• 2.5.3 等效连续A声级34-35
• 第3章 基于ABAQUS的复特征值分析与瞬态动力学分析方法介绍35-38
• 3.1 复特征值分析法36-37
• 3.2 瞬态动力学分析法37-38
• 第4章 沟槽织构表面对摩擦振动噪声影响的试验研究38-46
• 4.1 沟槽型织构表面制动片摩擦材料对摩擦噪声特性的影响38-41
• 4.2 沟槽型织构表面制动片摩擦材料对摩擦振动特性的影响41-42
• 4.3 沟槽型织构表面制动盘对摩擦噪声特性的影响42-43
• 4.4 沟槽型织构表面制动盘对摩擦振动特性的影响43-44
• 4.5 本章小结44-46
• 第5章 沟槽型织构表面影响摩擦振动噪声的有限元分析46-61
• 5.1 有限元模型的建立46-47
• 5.2 有限元分析中模型网格的划分47-49
• 5.3 复特征值分析结果与讨论49-52
• 5.3.1 沟槽型织构表面制动片摩擦材料复特征值分析结果及讨论49-50
• 5.3.2 沟槽型织构表面制动盘复特征值分析结果及讨论50-52
• 5.4 瞬态动力学分析结果与讨论52-56
• 5.4.1 试验工况模拟52-53
• 5.4.2 沟槽型织构表面制动片摩擦材料瞬态动力学分析的结果及讨论53-55
• 5.4.3 沟槽型织构表面制动盘瞬态动力学分析的结果及讨论55-56
• 5.5 接触应力分析结果与讨论56-59
• 5.5.1 沟槽型织构表面制动片摩擦材料接触应力分析56-58
• 5.5.2 沟槽型织构表面制动盘接触应力分析58-59
• 5.6 本章小结59-61
• 结论61-63
• 研究展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 万轶;熊党生;;激光表面织构化改善摩擦学性能的研究进展[J];摩擦学学报;2006年06期

2 陈晶杰;张立军;刁坤;孟德建;余卓平;;盘-销摩擦系统摩擦接触力测试与特性分析[J];摩擦学学报;2013年02期

  本文关键词：沟槽型织构化表面对摩擦振动噪声影响的试验及有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：388014