GCr15_PMMA扭动微动磨损的力学行为分析.pdf

西南交通大学
硕士学位论文
GCr15/PMMA扭动微动磨损的力学行为分析
姓名:邓莎莎
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:沈火明
20120529
摘要西南交通大学硕士研究生学位论文第扭动微动是指接触副在承受交变载荷作用下在接触界面间发生的扭动幅度很小的相对运动,其在航空航天业、汽车制造业等领域均广泛存在,是一种不容忽视的失效行为。根据受载情形,微动的失效形式表现为磨损和疲劳两种形式。由于微动损伤的危害日益凸显,因此对其研究显的越发重要。目前,针对微动磨损的研究已十分活跃,在实验和有限元模拟方面均取得了很多成果,尤其是清华大学和西南交通大学等在实验研究方面已进行了大量的探索并形成了较完整的体系,.这些成果相互印证,更好的从机理上对微动磨损进行了分析,但有限元研究方面依然有所欠缺。本文采用工程软件对智颍痚桨扭动微动时磨损接触区的力学行为进行分析,并与实验结果进行对比分析。捎糜邢拊H砑﨧钢球与有机玻璃平板扭动微动计算模型,对其在不同角位移和不同摩擦系数情况下进行有限元分析。结果表明:角位移和摩擦系数均对接触区的应力应变分布有着很大影响。訥钢球与有机玻璃的扭动微动实验所获得的摩擦力矩一角位移曲线、磨痕形貌图和磨痕轮廓曲线进行定性分析。结果表明:随着角位移的增大,相同循环下所对应的摩擦力矩越大,且磨损深度和磨损范围也越大。獹/扭动微动时的模拟计算结果与实验结果进行对比分析,结果表明,它们在一定程度上能较好的吻合,说明有限元结果与实验结果可相互预测关键词:扭动微动;数值模拟;等效应力;等效塑性应变;摩擦实验验证。。
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第滦髀微动概述.⒍幕靖拍.⒍姆掷西南交通大学硕士研究生学位论文第区别于传统的滑动和滚动,微动指的是两个接触表面发生相对位移很小的运动,它通常存在于一个振动工况下的“近似紧固”的机械配合件之中,如发动机的扭动、气流的波动、电磁的震动、传送带之间的传动等【ǔF湮灰品认嗟毙。为微米量级。可看出,要发生微动必须满足:两接触表面、承受振动工况和极小的运动振幅等霰匾L跫N⒍Σ裂Ь褪茄芯课⒍诵谢怼⑺鹕恕⒉馐浴⒓嗫和预防的学科,它涉及机械、材料、力学、物理、化学和生命科学等诸多学科】。微动损伤现已成为一些关键部位的零部件失效的主要原因之一,而造成这种构件材料的损伤的一般表现为以下两种形式【浚砻婺ニ穑何⒍岬贾陆哟ケ砻婕涞哪ニ穑鸸辜Ш稀⑺啥⒐率损失、噪声增加或污染源形成等;@土盐疲何⒍芄患涌炝盐频拿壬捅乓徊降睦┱梗贾鹿辜劳寿命降低,甚至会低于普通疲劳极限的錔。在目前微动摩擦学领域中,微动习惯上分为唷】:⒍ニ穑捍蠖嗲榭鱿率侵噶礁鼋哟ケ砻嬷涞南喽晕灰剖怯捎接触副受到外界振荡而所引起的磨损,接触副只承受一部分的接触载荷,或承受固定大小的预应力,如图尽⒍@停褐噶礁鼋哟ケ砻嬷湮⒍丛从谄渲幸唤哟ジ背惺芡界的交变疲劳载荷而产生的微动,如图尽⒍矗褐冈诘缃庵驶蚱渌缢嵊曛嗟母葱越橹手蟹⑸微动,如图尽
&苗日≮,豫鲂●卜◆.<奈⒍Σ潦道西南交通大学硕士研究生学位论文第然而事实上,微动现象十分复杂,根据简化的球一平面接触模型,按不同的相对运动方向,微动具有四类基本运行模式:邢蛭⒍径向微动:龆动;ざ⒍,很多人认为以上三类微动是三种不同的损伤机制,但事实上它们只是微动的三种形式。两种基本的破坏机制是由微动引起的表面磨损和微动疲劳盐频拿壬肜┱,这两种机制在以上三种微动模式中都可存在微动损伤在各行各业中都普遍存在,如电力行业、航空航天器材建造业、桥梁隧道工程业甚至人工植入器官等领域中,随着科技的发展,对产品有了更为苛刻的要求,它们需要承受各种工况条件,在小位移的情况下,微动损伤的危害即成为了零部件失效的主要原因,因此,微动损伤被称为是工业中的癌症。通过与实际相结合,我们发现,微动损伤主要发生在以下几类配合件中【浚髦至蛹校ǜ髦致菟ā⒚ぁ⑾⒍@⒍【】治⒍驹诵心J健一谚互豉习堡互鬟:曩三毁毒主三:麓毒图诖赖《
—嘲·鼍群疆鬻夏强趇。。溪西南交通大学硕士研究生学位论文第中给出了螺栓易发生微动损伤的位置。亿髦止浜希热缣坊党盗韭种嵩谠诵泄讨惺保捎诰3惺交变弯曲应力而发生微动疲劳导致了断裂,即车轴冷却。髦珠静叟浜稀⒒ḿ浜希际靖隽碎静叟浜弦追⑸奈⒍@退鹕图榫槽配合微动损伤【】髦纸艄袒购图谐只梗热缭诟呖罩械牡缋掠捎谑茏灾睾推鞯作用而导致了电缆之间的微小滑移。胖糜谟姓穸幕肪诚碌牧慵热缍鸦牧慵谠耸涔讨杏捎谡穸而使局部接触区域发生微动磨损,造成零件的损伤。髦秩斯ぶ踩爰缭谌颂逶硕保斯す亟谟牍谴檀σ追⑸⒍ニ而产生磨屑引发肌体污染,又如人工种植义齿因微动损伤造成的松动或断裂,如图≯≯”≯譬H图菟ǖ