层状粗糙表面的接触特性及本构关系建模研究

发布时间：2024-04-21 10:13

　　金属加工表面以下的薄层区域与基体的物理、力学性质不同且具有分层特性。本文提出了考虑金属加工表面层状组织的接触建模方法。本文采用理论推导、试验验证和有限元数值仿真等方法研究金属加工表面的接触特性,建立了金属加工表面层状组织的变形量与实际接触面积、接触载荷之间的关系,并提出一种将表面层状组织等效为弹性模量梯度化的虚拟材料的有限元建模方法。本文主要研究了以下几个方面的内容:首先,金属加工材料的表层结构特征和接触特性建模方案。首先采用白光共聚干涉显微镜测量45钢磨削表面的轮廓数据,然后分析了采样间隔对表面轮廓特征的影响。在ANSYS软件中建立了基于真实轮廓数据的粗糙表面接触模型,然后分析了采样间隔对接触特性的影响。其次,现有的结合面接触研究没有考虑粗糙表面的层状特性,本文提出两种考虑金属加工表面的层状组织的接触建模研究方案:(1)将加工表面的层状组织等效为弹性模量梯度化的虚拟材料建模方法;(2)基于层状弹性体系力学的层状粗糙表面接触建模方法。根据提出的两种接触建模研究方案推导了接触模型。首先将加工表面层状组织的弹性模量梯度化,依据Hertz接触理论推导单个微凸体的接触面积、接触载荷与变形量之间...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1机械零件表面层物理结构

构特征及接触特性体表面的结构都是较为复杂的，而且其性质具有不确表面的加工方法以及加工之后的处理方法（如淬火、的环境都由一定的关系。任意一种加工方法形成的固这些偏差对摩擦磨损、润滑等表面相互作用行为有很观形貌、微观结构、纳米形貌都是很重要的，所以对具有很重要的研究意义。的性质及其形....

图2-245钢磨削表面(Ra=0.8）

后淬火硬化骤冷而形成非晶或者微晶质层。在贝氏层下面是结晶组织和非结晶组织，在表面加工时，表面的分子结构被高温环境熔化导致流动形成的组织，其厚度范围大约.4-20μm和0.6-40μm。在晶体组织下面就是受切削力影响产生的变形层，变形层因为受响程度不同分为两部分，上部因为靠近表....

图2-3磨削表面的金相组织

后淬火硬化骤冷而形成非晶或者微晶质层。在贝氏层下面是结晶组织和非结晶组织，在表面加工时，表面的分子结构被高温环境熔化导致流动形成的组织，其厚度范围大约.4-20μm和0.6-40μm。在晶体组织下面就是受切削力影响产生的变形层，变形层因为受响程度不同分为两部分，上部因为靠近表....

图2-4表面轮廓曲线

然会存在很多的微凸体及凹谷。两表面的接触从微凸体开始，受到外载荷作用时，微产生接触变形，是影响粗糙表面接触特性的因素之一。结合面的接触参数有很多，接触刚度和接触阻尼只是其中的两个重要参数，而粗糙的微凸体的尺寸和微凸体的分布情况对接触刚度和接触阻尼却有着一定程度的影响糙表面的表面形....

本文编号：3960749