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

1、長(zhǎng)期以來，針對(duì)摩擦學(xué)系統(tǒng)的研究主要集中在通過大量試驗(yàn)來獲得系統(tǒng)特性及機(jī)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(zhǔn)確的定量性的磨損定律，并應(yīng)用到機(jī)械的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、磨損狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)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(yàn)，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(jì)算機(jī)不斷地對(duì)該模型進(jìn)行試驗(yàn)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(shí)為基礎(chǔ)，結(jié)合邊界磨損的特點(diǎn)，建立了邊界潤(rùn)滑磨損的計(jì)算模型。邊界磨損模型必須用一定量的試驗(yàn)來確定參數(shù)并驗(yàn)證，因而根據(jù)需要設(shè)計(jì)了缸套-活塞環(huán)在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下的磨損試驗(yàn)，通過試驗(yàn)結(jié)果確定和驗(yàn)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(jì)算，實(shí)現(xiàn)邊界磨損的計(jì)算機(jī)仿真。 邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下

3、的缸套-活塞環(huán)試驗(yàn)結(jié)果分析表明，邊界磨損量隨載荷和往復(fù)摩擦運(yùn)動(dòng)速度的變化規(guī)律符合理論推導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型。對(duì)磨損后的缸套、活塞環(huán)表面進(jìn)行顯微分析可知，邊界潤(rùn)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(huì)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(shí)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(duì)磨損會(huì)有一定的抑制作用。 在理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，采用有限元分析工具ANSYS和編程工具VisualBas