滑动磨损试验的有限元法数字仿真研究

发布时间：2020-05-13 15:55

【摘要】：随着计算机仿真技术的不断发展，特别借助已成熟的CAE(计算机辅助工程)仿真软件平台，人们对摩擦学研究和机械设备可靠性分析的要求也越来越高，因而摩擦学仿真引起了研究者们越来越多的重视。以往摩擦磨损试验方法能在一定程度上获得分析工程材料性能良好的结果，但是试验本身很复杂，耗时耗力，试验的结果也很难移植。如今这部分试验工作可通过计算机仿真来辅助分析或代替。摩擦学仿真技术能根据一定的仿真磨损模型，对模型中的参数进行比较准确的模拟，从而提前预测机械零件的磨损状况，达到准确选择材料、最佳材料匹配、优化摩擦副设计及延长零件寿命等目的。 本文基于销盘滑动磨损试验采用数值计算和有限元分析方法，对销盘接触特性作对比分析，并在有限元分析软件ANSYS上仿真实现；建立了磨损表面微凸体的物理、计算模型和销盘磨损仿真模型，其模型的建立主要是根据一定的假设条件、微凸体几何特性推导出。磨损仿真模型具有较好的通用性，对往复式机械同样适用。表面微凸体的接触特性(接触应力与接触变形)仿真采用ANSYS实现，磨损仿真模型通过销盘试验结果给予了验证。 销盘滑动磨损试验数据分析结果表明，销盘磨损试验干摩擦条件下磨损量与载荷，磨损量与转速成指数关系；而在边界摩擦条件，磨损量与载荷、转速成幂指数关系。 在Visual Basic平台上，结合ANSYS分析结果，开发了基于销盘滑动磨损的摩擦学仿真软件，该系统由应力仿真模块、磨损仿真模块和数据库模块三大部分组成。其中，应力仿真模块具有计算接触区任何需要的应力值功能，并可模拟出接触面下的应力分布趋势曲线图，采用云图方式仿真出销盘的接触应力分布情况；磨损仿真模块仿真销在盘上的磨损过程和计算变条件下的销在各个时间段上的磨损量，并可通过转速数据的输入，模拟销的运动；数据库模块具有一般数据库的添加、查询、修改、删除功能，且以各个试验组的条件储存了销盘摩擦副表面的磨损图像。该软件为研究人员和工程技术人员提供了一种新的摩擦磨损分析工具。
【图文】：

模型中椭圆短半轴和长半轴相等，即接触区为圆形。模型总节点数1922，单元数1840，其中接触单元为40个，图2中右上角为接触区网格放大图。由式(10)，在尸为SONO图2一9两球体接触网格模型时，代入参数计算得=a0.27mm，而接触区网格为0.mlm，因此已经满足分析的精度要求。对整个接触仿真模型，为加快求解接触区外的其余部分可用较大的单元表示。求解后进人ANSYS后处理器，可获取应力、接触区压力和变形等图形仿真结果，图2一10、图2一11分别是在尸=4kN时仿真出的Y向应力分布云图和接触区压力分布云图。Y向应力分布云图清楚地反映出半球平面上的应力分布情况及大小;而接触区压力分布云图亦能帮助我们理解接触区压力分布情况，其形状为1/4椭圆

模型中椭圆短半轴和长半轴相等，即接触区为圆形。模型总节点数1922，单元数1840，，其中接触单元为40个，图2中右上角为接触区网格放大图。由式(10)，在尸为SONO图2一9两球体接触网格模型时，代入参数计算得=a0.27mm，而接触区网格为0.mlm，因此已经满足分析的精度要求。对整个接触仿真模型，为加快求解接触区外的其余部分可用较大的单元表示。求解后进人ANSYS后处理器，可获取应力、接触区压力和变形等图形仿真结果，图2一10、图2一11分别是在尸=4kN时仿真出的Y向应力分布云图和接触区压力分布云图。Y向应力分布云图清楚地反映出半球平面上的应力分布情况及大小;而接触区压力分布云图亦能帮助我们理解接触区压力分布情况，其形状为1/4椭圆
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH117.1

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本文编号：2662190