PP塑料-GCr15鋼轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)是在交變載荷作用下接觸表面間發(fā)生微幅轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它常存在于球窩接頭配合面、機(jī)車(chē)車(chē)輛的輪軸與軛軸機(jī)構(gòu)的緊配合面、人體植入器械中的髖關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)杵臼狀配合面中，故上述機(jī)械配合件常因微動(dòng)而失效。球/平面接觸條件下的轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)實(shí)驗(yàn)是由莫繼良等于2008年首次實(shí)現(xiàn)，并且在此基礎(chǔ)上學(xué)者們對(duì)不同材料的轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)磨損特性展開(kāi)研究。目前對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)的研究主要依賴(lài)實(shí)驗(yàn)這一條途徑，因此通過(guò)有限元軟件對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)實(shí)驗(yàn)條件下的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證及預(yù)測(cè)將會(huì)更深層次地

2、揭示轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)條件下的運(yùn)行和損傷機(jī)理，并且可以節(jié)省大量人力物力。
　　(1)利用CETR UMT多功能摩擦磨損機(jī)(UMT-2，UMT-3)和CETR TH-50高精度六維力學(xué)傳感器，完成了PP塑料與GCr15的球/平面接觸條件下不同轉(zhuǎn)動(dòng)幅值的轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)PP塑料與GCr15轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)的動(dòng)力學(xué)行為的分析表明：轉(zhuǎn)動(dòng)幅值對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)行為有重要的影響，摩擦力-轉(zhuǎn)動(dòng)幅值(Ft-θ)曲線和摩擦系數(shù)曲線表征轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)行為由部分滑移狀態(tài)向完全滑移

3、狀態(tài)轉(zhuǎn)變；通過(guò)對(duì)PP塑料與GCr15轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)的試樣磨斑形貌進(jìn)行分析得到：不同位移幅值下的磨痕形貌圖和輪廓曲線隨著轉(zhuǎn)動(dòng)幅值的增加也在不斷的變化，并且出現(xiàn)了接觸中心磨損區(qū)域有隆起和中心區(qū)域兩側(cè)的下凹的現(xiàn)象。
　　(2)利用MSC.MARC軟件特有的Achard磨損分析模型，得到G-Cr15球/PP塑料平板的數(shù)值分析簡(jiǎn)化模型在一個(gè)加載特征循環(huán)下平板模型接觸表面的磨損結(jié)果。通過(guò)對(duì)平板模型表面的磨損位移、塑性應(yīng)變和磨損量曲線進(jìn)行定量分析得到

4、：平板試樣接觸表面的磨損發(fā)生在接觸表面中心區(qū)域(磨損半徑約為0.8mm)，并隨著轉(zhuǎn)動(dòng)幅值增加磨損程度加劇；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)幅值較大時(shí)，材料塑性流動(dòng)可能是在中心區(qū)域產(chǎn)生隆起的主要原因。對(duì)平板模型表面的塑性變形應(yīng)變、等效應(yīng)力和磨損云圖進(jìn)行定性分析結(jié)果表明：材料塑性流動(dòng)存在與轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)過(guò)程中，且轉(zhuǎn)動(dòng)幅值對(duì)表面接觸應(yīng)力值、表面等效應(yīng)力和塑性流動(dòng)程度有很大影響。
　　(3)通過(guò)有限元模擬分析轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)結(jié)果和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析表明：表面塑性應(yīng)變?cè)茍D分布