PP塑料-GCr15鋼轉動微動實驗及數(shù)值模擬研究.pdf

1、轉動微動是在交變載荷作用下接觸表面間發(fā)生微幅轉動的相對運動，它常存在于球窩接頭配合面、機車車輛的輪軸與軛軸機構的緊配合面、人體植入器械中的髖關節(jié)與膝關節(jié)杵臼狀配合面中，故上述機械配合件常因微動而失效。球/平面接觸條件下的轉動微動實驗是由莫繼良等于2008年首次實現(xiàn)，并且在此基礎上學者們對不同材料的轉動微動磨損特性展開研究。目前對轉動微動的研究主要依賴實驗這一條途徑，因此通過有限元軟件對轉動微動實驗條件下的結果進行驗證及預測將會更深層次地

2、揭示轉動微動條件下的運行和損傷機理，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(UMT-2，UMT-3)和CETR TH-50高精度六維力學傳感器，完成了PP塑料與GCr15的球/平面接觸條件下不同轉動幅值的轉動微動實驗。通過對PP塑料與GCr15轉動微動的動力學行為的分析表明：轉動幅值對轉動微動行為有重要的影響，摩擦力-轉動幅值(Ft-θ)曲線和摩擦系數(shù)曲線表征轉動微動行為由部分滑移狀態(tài)向完全滑移

3、狀態(tài)轉變；通過對PP塑料與GCr15轉動微動的試樣磨斑形貌進行分析得到：不同位移幅值下的磨痕形貌圖和輪廓曲線隨著轉動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)值分析簡化模型在一個加載特征循環(huán)下平板模型接觸表面的磨損結果。通過對平板模型表面的磨損位移、塑性應變和磨損量曲線進行定量分析得到

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)，并隨著轉動幅值增加磨損程度加??；當轉動幅值較大時，材料塑性流動可能是在中心區(qū)域產(chǎn)生隆起的主要原因。對平板模型表面的塑性變形應變、等效應力和磨損云圖進行定性分析結果表明：材料塑性流動存在與轉動微動過程中，且轉動幅值對表面接觸應力值、表面等效應力和塑性流動程度有很大影響。
　　(3)通過有限元模擬分析轉動微動結果和相應的實驗結果對比分析表明：表面塑性應變云圖分布