基于细观的导轨表面接触性能有限元分析

发布时间：2017-09-05 23:00

  本文关键词：基于细观的导轨表面接触性能有限元分析

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【摘要】：普通滑动导轨接触表面在细观尺度上是两粗糙表面相接触，当两粗糙表面相互接触时，最先接触的是比较高的微凸体。研究滑动导轨磨损对提高导轨性能有重大意义。研究滑动导轨粗糙表面的接触性能对研究导轨精度及摩擦磨损有很大的作用，因此本文主要研究了滑动导轨表面的接触性能，主要内容有： 首先,采用Taylor Hobson粗糙度轮廓仪通过实验对滑动导轨试件进行表面形貌测量与数据的采集，从而获得滑动导轨试件的评定参数。再依据评定参数，利用ABAQUS有限元软件建立基于G-W简化模型的导轨表面细观有限元模型。 然后，根据滑动导轨的接触理论，运用ABAQUS有限元分析软件对导轨表面静态模型进行理想弹性状态分析，得到了接触压强、应力以及应变随外载荷的变化规律，以及不同粗糙度表面的性能对比。并运用商业数学软件MATLAB对所得参数进行了回归分析，建立载荷和微凸体半径与法向应变之间关系的预测模型。 最后，以无量纲法向干扰ω*=ω/ωc为输入，建立了细观双球接触模型，分析其在弹塑性状态下受法向预干扰以及切向滑动过程中的应力应变，，残余应力分布等规律。进一步分析了静态、临界状态、初始滑移状态、滑动过程以及滑动结束之后几个不同状态下的应力、塑性应变、残余应力以及反作用力的变化规律。 本研究对于项目后续对导轨表面磨损性能的研究，以及导轨精度的保持性的研究工作都有着积极的借鉴意义。
【关键词】：滑动导轨 接触 弹性 弹塑性 有限元
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH161;TG502
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 本课题研究的目的及背景9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 精密加工9-10
• 1.2.2 高精度机床10
• 1.2.3 高精度机床导轨精度10-12
• 1.2.4 导轨的精度保持12
• 1.2.5 滑动导轨磨损的研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 摩擦磨损及接触理论模型15-29
• 2.1 摩擦15-19
• 2.1.1 基本概念15
• 2.1.2 摩擦种类15-16
• 2.1.3 摩擦理论16-19
• 2.2 磨损19-24
• 2.2.1 基本概念19
• 2.2.2 磨损分类19-22
• 2.2.3 磨损理论22-24
• 2.3 接触理论24-28
• 2.3.1 固体表面形貌参数24-25
• 2.3.2 固体表面形貌的统计学特征25-27
• 2.3.3 两个相互接触的粗糙表面的性能27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 导轨表面真实形貌测量29-33
• 3.1 测量数据的采集29-31
• 3.1.1 设备及原理29-30
• 3.1.2 测量方案30-31
• 3.2 测量数据整理31-32
• 3.2.1 表面模型的形貌参数31-32
• 3.2.2 数据整理32
• 3.3 本章小结32-33
• 第四章 导轨表面静态弹性接触模型的构建及分析33-42
• 4.1 简化模型33-34
• 4.1.1 接触表面的细观形貌33
• 4.1.2 接触表面的简化33-34
• 4.2 有限元软件介绍34-35
• 4.2.1 ABAQUS 分析的一般过程34-35
• 4.2.2 ABAQUS 接触分析的特点及应注意的问题35
• 4.3 有限元模型35-36
• 4.4 结果与分析36-38
• 4.4.1 同一轮廓粗糙度表面接触性能比较分析36-37
• 4.4.2 不同轮廓粗糙度表面接触性能比较分析37-38
• 4.5 静态接触预测模型38-41
• 4.5.1 正交试验设计38-39
• 4.5.2 回归分析39-40
• 4.5.3 预测模型40-41
• 4.6 本章小结41-42
• 第五章 导轨表面滑动过程弹塑性接触性能分析42-57
• 5.1 接触理论参数42-43
• 5.2 有限元建模43
• 5.3 结果与讨论43-56
• 5.3.1 静态接触性能分析43-45
• 5.3.2 起始滑动过程性能分析45-50
• 5.3.3 无摩擦表面滑动过程性能分析50-53
• 5.3.4 不同摩擦系数表面滑动过程性能分析53-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 总结与展望57-59
• 6.1 研究结果总结57-58
• 6.2 研究展望58-59
• 参考文献59-61
• 发表论文和科研情况说明61-62
• 致谢62-63

【参考文献】

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本文编号：800667