邊界潤滑狀態(tài)下往復(fù)摩擦磨損的數(shù)值仿真研究.pdf

1、長期以來，針對摩擦學(xué)系統(tǒng)的研究主要集中在通過大量試驗來獲得系統(tǒng)特性及機械零部件的磨損情況。但是由于摩擦學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性，很難獲得準確的定量性的磨損定律，并應(yīng)用到機械的摩擦學(xué)設(shè)計、磨損狀態(tài)的監(jiān)測和預(yù)測上。摩擦學(xué)仿真能在一定程度上解決這一問題，近年來也獲得了較快的發(fā)展。本文就是基于邊界摩擦磨損理論和缸套-活塞環(huán)試驗，開展了邊界磨損問題的仿真研究。 數(shù)值仿真技術(shù)用于摩擦學(xué)系統(tǒng)研究就是通過分析和研究已經(jīng)建立或尚未建立的摩擦學(xué)系統(tǒng)，建立該系

2、統(tǒng)的仿真模型，然后利用計算機不斷地對該模型進行試驗的過程，其中仿真模型是關(guān)鍵。本文以經(jīng)典的粘著磨損模型和疲勞摩擦學(xué)的知識為基礎(chǔ)，結(jié)合邊界磨損的特點，建立了邊界潤滑磨損的計算模型。邊界磨損模型必須用一定量的試驗來確定參數(shù)并驗證，因而根據(jù)需要設(shè)計了缸套-活塞環(huán)在邊界潤滑狀態(tài)下的磨損試驗，通過試驗結(jié)果確定和驗證了模型的正確性。最后將現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法中的有限元法和離散化方法應(yīng)用于應(yīng)力分析和磨損計算，實現(xiàn)邊界磨損的計算機仿真。 邊界潤滑狀態(tài)下

3、的缸套-活塞環(huán)試驗結(jié)果分析表明，邊界磨損量隨載荷和往復(fù)摩擦運動速度的變化規(guī)律符合理論推導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型。對磨損后的缸套、活塞環(huán)表面進行顯微分析可知，邊界潤滑狀態(tài)下的缸套-活塞環(huán)的磨損以粘著磨損為主；較軟的缸套材料還會在犁溝效應(yīng)作用下產(chǎn)生磨損；較硬的活塞環(huán)與較軟的缸套配副時還受到二體磨料磨損的作用；表面氧化膜和硬化相的形成對磨損會有一定的抑制作用。 在理論分析和試驗驗證的基礎(chǔ)上，采用有限元分析工具ANSYS和編程工具VisualBas