栓接结合部的微动磨损动态仿真研究

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1、硕士学位论文栓接结合部的微动磨损动态仿真研究专业：机械制造及其自动化硕士生：康乐指导教师：阮晓光副教授摘要微动磨损是两个物体之间的微米级相对运动造成的接触表面材料损伤，它会导致接触面尺寸轮廓发生改变，引起栓接结合部的松动或者疲劳裂纹的产生。微动磨损存在于各种领域，由于其位移幅度小，磨损位置较隐蔽和磨损量小的特点，容易被忽视。但关键零部件失效和损坏往往与其有关。有限元方法(FEM)是解决微动磨损演变过程的有效手段，本文研究对象为柱面/平面接触类型的栓接结合部，在ABAQUS中建立有限元模型，设置不同的加载条件，分析接触区域的接触应力和相对滑移距离，获得了区分两种滑移状态的临界

2、函数。结合能耗模型和FORTRAN语言编写适用于本模型的UMESHMOTION子程序，实现了磨损表面节点的动态更新，建立了有限元磨损模型。在此基础上，对柱面/平面接触类型接触面间摩擦系数变化规律进行研究，将摩擦系数的变化函数与加速次数相关联，得到了以加速次数为间隔的阶梯函数，并将摩擦系数与不同循环次数的分析步相对应，修改UMESHMOTION用户子程序的相关语句，建立出考虑变摩擦系数的磨损模型，在有限元软件中实现了考虑变摩擦系数的微动磨损仿真。通过对不同情况下磨损深度和磨损体积的仿真分析，研究了循环次数、法向载荷和位移幅值对微动磨损的影响。对两种磨损模型仿真结果进行对比，研

3、究定摩擦系数和变摩擦系数对微动磨损的影响规律。关键词：栓接结合部；微动磨损；柱面/平面接触；变摩擦系数；能耗模型；UMESHMOTION子程序；节点更新论文类型：基础研究硕士学位论文DynamicSimulationofFrettingWearofBoltedJointSpecialty:MechanicalManufacturingandautomationName:KangLeInstructor:A.P.RuanXiaoguangAbstractFrettingwearisakindofmaterialdamageincontactsurfacescausedbymi

4、crorelativedisplacementbetweentwobodies.Itcanchangetheprofileofcontactsurfaces,resultinginlooseofboltedjointorfatiguecracks.Frettingwearexistsinvariousfields.Frettingweariseasilyoverlookedbecauseithasthecharacteristicsofsmalldisplacementamplitude,smallamountofwear,andconcealedposition.Howe

5、ver,thefailureanddamageofkeycomponentsareoftenrelatedtoit.Finiteelementmethod(FEM)isaneffectivemethodtosimulatetheevolutionoffrettingwearprocess.Theboltedjointisequivalenttoatwo-dimensionalcylinder/flatmodel,andthefiniteelementmodelisestablishedinABAQUS.Thecriticalfunctionofthetwoslidingco

6、nditionswasobtainedbystudyingthecontactstressandtherelativeslipdistanceofthecontactareaunderdifferentloadingconditions.ThispapercombinestheenergyconsμmptionmodelandtheFORTRANlanguagetowritetheUEMSHMOTIONsubroutineapplicabletothismodel.Itrealizesthedynamicupdatingofwearsurfacenodesandestabl

7、ishesthefiniteelementwearmodel.Onthisbasis,thispaperstudiesthevariationlawofthefrictioncoefficientbetweencontactsurfacesofcylinder/planecontacttype.Combiningthechangefunctionofthefrictioncoefficientwiththenμmberofaccelerations,astepfunctionwiththenμmberoftimes