导电滑环的接触力学特征与磨损寿命分析

发布时间：2017-04-26 16:14

  本文关键词：导电滑环的接触力学特征与磨损寿命分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：导电滑环是一种通过滑动接触来实现两个相对转动机构的图像、数据信号及动力传递的精密输电装置，广泛地运用于机械、电子、航天航空等领域。因此，选用适当的接触模型描述导电滑环的使用寿命至关重要。导电滑环的使用寿命不仅与外部因素有关，还与材料的硬度、弹性模量以及接触表面的粗糙度等因素存在相应的联系。本文在借鉴已有的实验基础上，从微观角度出发，通过建立纯力学接触模型和热-力-电多场耦合接触模型，对导电滑环摩擦副的接触力学特征与磨损寿命进行了对比和分析。其主要的工作如下： 1.从微观角度出发，通过利用塑性变形接触过程中微凸体接触单元体积守恒原理，，建立微凸体单元的弹塑性接触模型，得到了法向变形量与外加载荷、接触面积和平均接触压强之间的关系，为建立椭球微凸体接触模型提供理论基础。 2.在考虑接触粘性的条件下，通过有限元模拟分析，建立了接触单元在单一外加载荷作用下的接触力学模型。在此基础上得到了导电滑环接触表面的真实接触面积与外加载荷的关系，利用此关系表达式，得到了导电滑环在粘着磨损状态下的机械磨损寿命方程。 3.利用有限元软件分析了微凸体在电接触过程中的力学特征，通过数值模拟得到了接触单元在多场耦合下的接触力学模型。在此基础上得到了导电滑环在电接触磨损状态下的寿命方程，通过与机械接触磨损的对比，对导电滑环电接触磨损进行了合理的解释与分析。
【关键词】：导电滑环 弹塑性接触 电接触 粘着磨损 磨损寿命
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH117
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 选题的背景及意义8-9
• 1.2 研究现状9-14
• 1.2.1 电接触理论的研究进展9-12
• 1.2.2 导电滑环摩擦磨损的研究进展12-13
• 1.2.3 电接触材料的发展现状13-14
• 1.3 论文的主要内容14-16
• 第2章 热弹塑性接触理论16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 椭球微凸体的弹塑性模型16-20
• 2.2.1 椭球微凸体的弹性接触16-18
• 2.2.2 椭球微凸体的塑性接触18-20
• 2.3 接触问题的有限元方法20-24
• 2.3.1 接触问题的基本数学模型20-22
• 2.3.2 接触问题的有限元解法22-24
• 2.3.3 接触问题的求解过程24
• 2.4 热弹塑性问题的求解24-30
• 2.4.1 屈服准则24-25
• 2.4.2 热弹塑性应力应变方程25-28
• 2.4.3 增量初应力法28-30
• 2.5 小结30-31
• 第3章 导电滑环机械磨损寿命计算31-46
• 3.1 引言31
• 3.2 椭球微凸体单元接触31-36
• 3.2.1 有限元模型建立31-33
• 3.2.2 结果与分析33-36
• 3.3 两个粗糙表面的接触模型36-40
• 3.4 导电滑环机械磨损寿命计算40-45
• 3.4.1 导电滑环参数40
• 3.4.2 机械磨损寿命计算40-43
• 3.4.3 计算实例43-45
• 3.5 小结45-46
• 第4章 导电滑环电接触磨损寿命计算46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 接触电阻方程的推导46-48
• 4.3 电接触过程的控制方程48-50
• 4.4 模拟结果及分析50-55
• 4.4.1 接触单元的温度场分析50-53
• 4.4.2 接触单元的电流密度分析53
• 4.4.3 接触单元的应力场分析53-55
• 4.5 电接触磨损寿命计算55-60
• 4.5.1 两个粗糙表面的电接触55-58
• 4.5.2 电接触磨损寿命计算58-60
• 4.6 小结60-62
• 第5章 结论与展望62-64
• 5.1 本文研究工作的总结62-63
• 5.2 对今后研究工作的展望63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68

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