三体摩擦界面剪切过程间隙特性的试验与仿真研究

发布时间：2017-06-16 01:13

  本文关键词：三体摩擦界面剪切过程间隙特性的试验与仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文构建了能实现三体摩擦界面剪切过程的试验装置,该装置能有效地对三体摩擦界面剪切产生的间隙进行测试。利用该装置,针对载荷、剪切速度和颗粒粒径对界面间隙的影响进行了一系列试验。试验结果表明：界面间隙特性与载荷的关系因颗粒粒径不同而存在差异,在试验范围内,载荷对1#颗粒时界面间隙影响最小,且间隙稳定性最好,2#颗粒在不同载荷下呈现先减小后变大再减小的过程,对3#颗粒而言,除载荷为7500Pa时间隙明显较大之外,其他3种载荷下并无明显差异,除载荷为10000Pa外,界面间隙稳定性差；界面间隙随着粒径变大而增大,剪切膨胀程度却随着粒径变大而减小,间隙稳定性也随着粒径变大而减弱；界面间隙随着剪切速度的增加都呈现出先变大再减小的趋势,同时低载荷下剪切速度对界面间隙稳定性影响大于高载荷下剪切速度对界面间隙稳定性影响。 由于三体摩擦界面的复杂性,在试验中无法观测第三体的受力、微观运动等行为。因此,本文建立了三体摩擦界面有限元模型,模拟三体摩擦界面无限长的剪切过程。模拟结果显示：剪切过程中的膨胀现象是不同颗粒层之间“翻越”的结果,同时界面因剪切而产生支撑力,该支撑力与法向载荷、剪切速度、颗粒物质摩擦因数、颗粒粒径和材料相关。剪切间隙随载荷增加在整体上呈现下降趋势,但局部存在载荷增加而间隙变大的现象；剪切间隙随速度增加呈现出类似倒“W”变化趋势；剪切间隙随着粒径增大而变大,剪切膨胀率随颗粒粒径增大而变小；剪切间隙与颗粒物质摩擦因素成正相关性；除石墨颗粒时剪切间隙明显较大外,其余三种颗粒时剪切间隙随材料硬度降低而减小。颗粒的滑滚现象、内部应力和力链现象在剪切过程表现出多样性,这也是剪切支撑力和剪切间隙呈现出差异性的根本原因。
【关键词】：三体摩擦界面 剪切 支撑力 间隙 有限单元法
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH117.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致谢8-14
• 第一章 绪论14-25
• 1.1 概述14
• 1.2 摩擦学中的三体界面14-16
• 1.2.1 摩擦界面中第三体14-15
• 1.2.2 三体摩擦界面的应用15-16
• 1.3 摩擦学中三体界面的研究现状16-23
• 1.3.1 摩擦磨损中三体界面研究16-19
• 1.3.2 颗粒流研究19-22
• 1.3.3 摩擦副间隙研究22-23
• 1.4 国内外研究现状评述23-24
• 1.5 本文研究内容24-25
• 第二章 三体摩擦界面间隙特性试验研究25-39
• 2.1 引言25
• 2.2 试验原理和装置25-28
• 2.2.1 试验原理25-26
• 2.2.2 试验设备26-28
• 2.2.3 夹具设计28
• 2.3 试验方案28-30
• 2.4 三体摩擦界面试验研究30-38
• 2.4.1 试验数据修正方法30-32
• 2.4.2 载荷对间隙特性的影响32-35
• 2.4.3 颗粒粒径对间隙特性的影响35-37
• 2.4.4 剪切速度对间隙特性的影响37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 三体摩擦界面有限元模型建立39-46
• 3.1 引言39
• 3.2 有限元仿真模型的建立39-44
• 3.2.1 基本假设39
• 3.2.2 二维三体摩擦界面有限元几何模型39-41
• 3.2.3 分析步(模拟过程)设定41
• 3.2.4 材料模型及参数41-43
• 3.2.5 边界条件43-44
• 3.3 模拟方案44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 三体摩擦界面剪切间隙分析与讨论46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 摩擦界面的剪切膨胀现象46-47
• 4.3 摩擦界面剪切支撑力47-50
• 4.4 三体摩擦界面剪切间隙模拟结果分析50-56
• 4.4.1 载荷对界面剪切间隙影响50-51
• 4.4.2 剪切速度对界面间隙的影响51-53
• 4.4.3 颗粒粒径对界面间隙的影响53-55
• 4.4.4 颗粒物质摩擦因素对界面间隙的影响55-56
• 4.4.5 颗粒物质对界面间隙的影响56
• 4.5 剪切过程中颗粒的微观运动和力链现象56-61
• 4.5.1 颗粒的滑滚现象57-59
• 4.5.2 力链现象59-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 樊瑜瑾,杨晓京,李浙昆,刘剑雄;磨粒磨损中微观接触过程的有限元分析[J];机械工程学报;2005年04期

2 王伟;刘小君;焦明华;刘q;;滑块运动和形位参数对颗粒流润滑特性的影响规律[J];机械工程学报;2009年07期

3 徐泳,孙其诚,张凌,黄文彬;颗粒离散元法研究进展[J];力学进展;2003年02期

4 王伟;刘q;;颗粒流润滑的现状和展望[J];摩擦学学报;2008年06期

5 王伟;刘小君;刘q;;颗粒流润滑过程中粉末层的微观破坏形式和机理分析[J];摩擦学学报;2012年03期

6 杜道山,方亮,李从心;三体磨料塑变磨损中磨粒运动方式的研究[J];润滑与密封;2004年06期

7 凡艳丽;吕亚非;;汽车制动过程中摩擦层的作用和形成机制[J];润滑与密封;2007年06期

8 杨晓京;陈子辰;樊瑜瑾;李浙昆;;磨粒微观滑动接触过程热效应的有限元分析[J];润滑与密封;2007年08期

9 方亮,杜道山,张晓峰,刘维民,薛群基;三体磨损中材料塑性变形磨损的数值模拟[J];西安交通大学学报;2003年03期

  本文关键词：三体摩擦界面剪切过程间隙特性的试验与仿真研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：454026