关节轴承协调接触模型与磨损寿命预测

发布时间：2017-12-04 22:29

  本文关键词：关节轴承协调接触模型与磨损寿命预测

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【摘要】：自润滑关节轴承广泛应用于装备机体结构与传动操纵系统等核心部位,一旦发生故障将造成重大事故,对装备安全可靠服役具有至关重要的作用。关节轴承接触力学和服役寿命研究对提升国产高端关节轴承可靠性水平具有重要意义。本文在国家自然科学基金项目的支持下,从协调接触力学、加速试验建模和失效物理的角度着手,系统研究了关节轴承接触与磨损寿命预测基础理论。文章首先提出了弹性球体接触模型,在此基础上建立了关节轴承协调接触压力分布模型,进而结合滑动磨损理论建立了自润滑关节轴承的失效物理模型,并基于不同的加速试验建模分析方法开展加速寿命预测应用研究。本文的研究为关节轴承的磨损分析、寿命预测和结构设计提供支撑,主要研究内容如下:1.结合解析与数值方法建立了弹性球体无摩擦协调接触与非协调接触模型,此模型不受经典理论中弹性半空间的限制,可用于精确计算球体协调接触和非协调接触压力分布,针对不同结构和材料开展的大量三维有限元分析验证了模型的有效性和通用性,并应用该模型定量分析了关键接触参数之间的关系。2.在完整球面接触模型的基础上,应用受力等效原理建立了能准确计算关节轴承协调接触压力分布的解析模型,针对不同型号轴承开展的仿真研究表明该模型能准确描述关节轴承径向压力分布规律,并利用数值分析方法研究了关节轴承中自由边界效应的现象和规律。3.在关节轴承协调接触模型的基础上,融合滑动磨损计算方法,建立了关节轴承磨损失效物理模型,提出磨损非线性过程的分阶段分析方法和拐点辨识算法,并给出自润滑关节轴承磨损寿命方程。4.分别应用磨损阶段线性分析方法和失效物理方法分析PTFE织物衬垫自润滑关节轴承恒定载荷加速试验数据,建立相应的磨损率加速模型和磨损常数加速模型并开展寿命预测。研究表明,失效物理方法能更深入准确地阐述自润滑关节轴承的磨损过程并给出最优的寿命预测结果。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3

【参考文献】

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本文编号：1252603