基于多因素的切向微动磨损及其数值仿真

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1、硕士学位论文基于多因素的切向微动磨损及其数值仿真SimulationTangentialFrettingWearBasedonMultiFactorandtheNumericalSimulation作者：许文文导师：郭兰中教授中国矿业大学二〇一五年五月中图分类号TH117.1学校代码10290UDC531.4密级公开中国矿业大学硕士学位论文基于多因素的切向微动磨损及其数值仿真SimulationTangentialFrettingWearBasedonMultiFactorandtheNumericalSimulation作者许文文导师郭兰中申请学位工学硕士培养单位机电

2、工程学院学科专业机械电子工程研究方向摩擦与磨损答辩委员会主席李艾民评阅人二○一五年五月论文审阅认定书研究生许文文在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢三年里，我主要以微动腐蚀磨损损伤研究为主。本论文就是所获成果。首先，我要感谢我的导师郭兰中教授，是他丰富的摩擦磨损知识及经验指导着我。这三年里，老师在学习及生活上都给了我们重要的指导，使我受益良多。其次我要感谢我的

3、同学林化清和师弟梁华，作为同一老师学生，他们给了我许多帮助，在学习上我们互相讨论，相互学习；在生活上我们相互帮助，相互提醒。另外我还要感谢我的班主任陈新老师及所有的班级同学和舍友，是他们陪伴我走过了三年的时光，是他们在生活上对我无微不至的关怀，是他们在学习上帮助着我、监督着我，与我一起走向前方。最后感谢中国矿业大学和常熟理工学院对我的联合培养，尽最大的努力培育我成才，是我成长道路上坚实的依靠。摘要微动磨损是指接触表面由于小幅振动而产生的一种小位移磨损。微动磨损广泛存在于航空航天、铁路机车和核电工业等领域。微动主要的影响因素包括法向载荷、位移幅值、周围环境、频率、材料特性

4、和表面粗糙度等。目前关于微动磨损研究主要是采取点接触的方式，主要运动方式是切向运动。本文研究了航空航天行业制造中最常用的材料硬铝合金LY12CZ和钛合金Ti811的切向微动腐蚀磨损行为。本文的试验主要是在切向微动磨损试验机上进行的，采用球/平面接触方式，分别以GCr15/LY12CZ和GCr15/Ti811为配副。在分析摩擦特性曲线基础上，研究了法向载荷、位移幅值和腐蚀环境对微动磨损的影响。试验后对测试试样的磨痕形貌、磨损量进行分析。最后建立有限元模型，研究LY12CZ接触面的应力状态，并分析了法向载荷、位移幅值和摩擦系数对应力分布的影响。通过以上的工作，本论文主要获得

5、了以下几个结论：1.本研究获得了基于法向载荷、位移幅值和腐蚀环境三大因素下的GCr15/LY12CZ和GCr15/Ti811切向微动腐蚀磨损的运行状态图。2.通过对GCr15/LY12CZ和GCr15/Ti811两种配副的切向微动磨损试验，获得了载荷、位移幅值和环境对其微动磨损的影响规律，得到了基于载荷和位移幅值的滑移区破坏机理图和基于三种因素下的破坏机理图，根据其微观形貌图得到了三种因素对其影响的轻重程度，更深刻的了解了其微动磨损运行行为，并初步给出了一些工程建议。3.通过有限元分析获得了不同工况下LY12CZ微动磨损接触面的应力状态，获得了法向载荷、位移幅值和摩擦系

6、数对应力分布的影响规律，得到了与试验所得相同的运行规律，同时还获得了载荷、位移幅值和摩擦系数对微动疲劳的影响规律，同样也初步根据结果给出了一些工程建议。该论文有图71幅，表10个，参考文献78篇关键字：硬铝合金；钛合金；切向；微动腐蚀磨损；有限元模拟IAbstractFrettingwearreferstoasmalldisplacementofthewearandtearasaresultofsmallvibrationoccuronthecontactsurface.Frettingwearwidelyexistsintheaerospace,railwayloco

7、motiveandnuclearpowerindustry,etc.Themaininfluencefactorswhichincludethenormalloadanddisplacementamplitude,thesurroundingenvironment,frequency,materialpropertiesandthesurfaceroughnessimpactfrettingwear.Currentresearchonfrettingwearmainlyadoptthemethodofpointcontact,andthe