滑動摩擦熱結(jié)構(gòu)耦合有限元分析.pdf

1、本文以環(huán)環(huán)摩擦磨損系統(tǒng)為研究對象，通過有限單元法，利用ANSYS軟件對環(huán)環(huán)摩擦副進(jìn)行了熱結(jié)構(gòu)耦合分析和摩擦副的表面接觸狀況分析，為實現(xiàn)基本的摩擦學(xué)接觸問題和磨損問題的仿真提供了方法與途徑。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下： 1．根據(jù)滑動摩擦磨損過程建立了熱、結(jié)構(gòu)耦合的數(shù)學(xué)模型，運用四節(jié)點的有限單元對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行離散化，采用牛頓迭代法進(jìn)行迭代計算，給出合適收斂容差，實現(xiàn)對滑動摩擦磨損的有限元數(shù)值模擬。 2．基于有限元理論基礎(chǔ)，建立環(huán)

2、環(huán)摩擦磨損有限元模型，利用ANSYS軟件對環(huán)環(huán)摩擦副進(jìn)行了熱結(jié)構(gòu)耦合分析。有限元模型應(yīng)力分析結(jié)果表明：接觸應(yīng)力分布是不均勻的，最大接觸應(yīng)力在接觸面中線處；最大摩擦應(yīng)力在摩擦接觸表面的中線區(qū)域。有限元模型溫度場分析結(jié)果表明：在滑動摩擦過程中，由于摩擦生熱，接觸區(qū)溫度逐漸上升，最高溫度在接觸面中線并向外擴展，溫度分布從接觸面向四周呈遞減趨勢，溫度梯度越來越小，接觸表層最高溫度與轉(zhuǎn)速和載荷成近似線性關(guān)系。 3．設(shè)計了環(huán)環(huán)磨損的試驗方案

3、，對試驗結(jié)果與仿真分析結(jié)果進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明：仿真計算與試驗結(jié)果有較好的對應(yīng)性。摩擦副的摩擦系數(shù)隨轉(zhuǎn)速的增加而減小，隨載荷的增加而增大；接觸摩擦面上溫度隨載荷和轉(zhuǎn)速的增大而提高，且基本上呈線性增長趨勢；磨損量隨著時間的推移而增大，在0-12min時間段磨損量增長很快，12-18min時間段內(nèi)，磨損量增長平穩(wěn)，18min后，磨損量急劇增大。轉(zhuǎn)速、載荷的增大會使摩擦材料的磨損形式由原來的單一粘著磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檎持p與磨粒磨損復(fù)合的磨損形