ansys磨损分析

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1、word资料下载可编辑用有限元的方法模拟滑动摩擦磨损摘要磨损往往是影响产品寿命的一个主要因素。因此磨损预测就成为工程的一个重要部分。这篇论文介绍了用有限元软件ANSYS来模拟磨损的方法。用线性磨损定律和欧拉解析积分提出了一个模型化的模拟程序。然而，还要考虑保证模型的正确性和数学方法的收敛性。分别用实验和有限元的方法分析了球形pin-on–disk系统在没有润滑条件下的接触问题，使用了Lim和Ashby磨损图来区分磨损机理。在给定几何尺寸和载荷的条件下，可以用有限元的方法模拟磨损，得到磨损率对滑动距离的对应关系。有限元软件ANSYS非常适合解决接触问题

2、和磨损模拟。实际磨损率的分布范围在±40-60%的界限内会导致磨损模拟结果相当大的偏离。因此这些结果必须在一个相对的值上进行估测，从而比较不同的设计。关键词：磨损模拟；FEA；磨损试验；接触温度1．绪论摩擦副之间最可靠的摩擦学行为的知识可以通过做磨损实验来获得。然而，当特别是设计改变时需要在日常的内部程序基础上进行迅速的估测。已经进行了大量的研究工作来帮助设计者实现这一步。已经证实一个给定系统滑动磨损的主要参数是接触载荷和相对滑动速度。速度由机构运动来决定。系统载荷怎么影响接触应力是很复杂的一个问题。第一个分析两个弹性实体接触应力的人是赫兹。他认为接

3、触体是弹性的，接触部分为椭圆形，而且没有摩擦的。这些假设被用在接触应力的计算中。磨损发生在机械构件相互接触时。一个重要的实际问题是在给定的时间里有多少的材料损失。由于功能和加工误差等表面的形状是不同的。而且会因为磨损和弹性变形而改变。因此压力的分配就依赖于这些条件。有限元的方法是一个通用的工具来解决应力应变的问题。这篇论文使用有限元软件ANSYS5.0A分析了接触压力和磨损模拟。2.磨损模型磨损过程可以认为是动态的，由许多参数决定，这个过程的预测可以看作是一个初始值的问题。从而磨损率就可以由一个总的方程来描述。dh/ds=f(载荷，速度，温度，材料参

4、数，润滑，….)h为磨损深度（m），s为滑动距离（m）。文献中可以查到很多磨损模型。这些数学表达多种多样，从简单的经验式到复杂的依赖于物理概念和定义的方程[1]。常常包括特定的参数和变量，只有在特定的情况下是正确的，在手册中是查不到的。因此这些模型很少被用于实际中磨损的估测。Lim和Ashby给出了钢板一个更广泛的在大范围载荷和速度下的磨损分类方法。他们的工作建立在简化磨损方程并在很多pin-on-disk实验数据的基础上进行调整。通过这个工作得到了一个磨损图，图1所示。给出了磨损机理的轮廓和无量纲化磨损率Õ，作为无量纲化压力p和无量纲化速度v的作用

5、结果，定义如下（1）V为磨损体积（m3），A为接触面积（m），r0为接触半径（m），FN为载荷，H为接触对中较软材料的硬度（Pa），v为相对滑动速度（m/s）。表一列出了Lim和Ashby使用的方程和参数。专业技术资料word资料下载可编辑图1所示磨损图中的温度的分析是假定一个简单的温度沿一维方向流动的基础上进行的。更进一步的说就是迅速传播的温度对磨损起了一个很重要作用，热量分配系数α12=0.5，如果接触的温度达到7000C，就会发生严重的氧化磨损。在这个温度一下，磨损与载荷成线性关系，不受速度影响。最常用的模型是线性磨损方程Q=kp，磨损体积率与

6、载荷成比例关系。这个模型被认为是Archard的磨损定律，尽管它的基本形式首先由Holm发表。这个模型是建立在实验观察基础上的，用公式表示（2）引入磨损率K使理论和实验的结果相吻合。Holm把它作为一个常量，来表述耐磨原子的数量。在Archard’s工作中，提出了微凸体相互作用导致磨损粒子产生的可能性[4]。然而，那并不是唯一可能的解释。Lim和Ashby通过计算认为分层和塑性磨损机理是主要的。对于刚，他们建议用以下的值：然而，对于一个接触实际的K值需要通过实验的方法得到。对于工程应用来说，相对于磨损体积，对磨损深度更感兴趣。这里Archard想通过

7、接触面积A[4]把方程（2）都分开，给出H为磨损深度（m），k为空间磨损率，p为接触压力。磨损过程可以看作是个动态的过程，它的预测是个初始值的问题。从而磨损模型可以通过一个不同的方程来表述，在线性的情况下，方程（2）可以用下面公式表示（3）3.有限元磨损模拟程序3.1有限元理论用有限元方法计算磨损的主要工作是计算接触应力。工程结构被离散成许多单元，单元与单元之间用节点连接起来。在有限元中，可以把单元中一些物理量(位移，温度等)通过多项式分段拟合来近似描述，通过结点位移来表示[5]。可以同时使专业技术资料word资料下载可编辑用不同的单元类型，复杂的载

8、荷和边界条件。在结构分析中，把自由的程度定义为节点位移。把各个单元按原来的结构重新连接起来，形成整体的有限元