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《摩擦学学报磨损数值仿真技术的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第24卷第2期摩擦学学报Vol24,No22004年3月TRIBOLOGYMarch,2004磨损数值仿真技术的研究进展汪选国,严新平,李涛生,吴刚(武汉理工大学可靠性工程研究所,湖北武汉430063)摘要:综述了近年来国内外磨损数值仿真技术研究进展和现状,重点评述了数值仿真方法在磨粒磨损、疲劳磨损、磨损表面形貌模拟和实际摩擦副磨损研究方面的应用.指出磨粒磨损仿真主要集中于二体磨损的磨损表面形貌分析和磨损预测;疲劳磨损仿真主要集中基于断裂力学方法的建模以及基于有限元方法的参数定量计算和疲劳裂纹行
2、为数值模拟;实际摩擦副磨损仿真主要侧重于齿轮、凸轮和缸套活塞环等典型摩擦副的磨损研究.就当前磨损数值仿真研究的主要问题和发展方向提出了建议.关键词:磨损仿真;磨粒磨损;疲劳磨损中图分类号:TH117.3文献标识码:A文章编号:10040595(2004)02018805多年以来,摩擦学界在磨损机理、摩擦学系统分[8]有时变特性的主要原因之一.因此,合理设计以及析理论与方法、磨损表面微观分析等方面进行了大量正确预测摩擦副的表面粗糙度很有必要.Zhang[1~3][9~11]的研究.但磨损研究方
3、法大多集中于实验研究,等基于随机过程理论提出了描述二体磨损过程即要求针对某种标准试样,以某种选定的试验条件在中摩擦副表面形貌变化的磨损动态过程理论,在此理专门的试验机上进行大量模拟试验,以进行经验性探论基础上建立了软表面受硬表面微切削时表面粗糙[4]索.这种实验研究方法耗费大量时间、人力、物力度及磨损量的预测模型;该模型假设硬表面是绝对硬和财力,而由于实际摩擦学系统的复杂性和不同工[8,12,13]的刚体,不发生变形或磨损.刘峰壁等在况,某些模拟试验结果不能很好地用于摩擦学系统设Zhang等的研究基础上
4、建立了用于预测二体磨损过计和实际工程应用,如磨损寿命预测、磨损动态监测程中两磨损表面均发生磨损时的表面粗糙度及磨损[4]和耐磨性设计等.而数值仿真技术可以弥补这些量的模型;针对粗糙表面三体接触建立了数学模型,[4~7]不足,为摩擦学研究提供了一种新的手段.将数分析了三体接触中接触表面间距离和塑性变形量同值仿真技术用于摩擦学系统研究,在分析和研究摩擦第三体磨粒粒度分布、外载荷、接触表面微观几何参学系统的基础上建立仿真模型,进而利用计算机对模数及材料硬度之间的关系;并建立了三体磨粒磨损过型进行改进和完善,将
5、显著提高摩擦学研究的效率和程中摩擦副表面粗糙度的预测模型.[4]摩擦学系统特性预测的准确性.本文概述了当前在磨粒磨损过程中,有的磨粒参与磨损过程,有磨损数值仿真技术研究的进展和现状,并提出今后的[14]的则不参与,表现出统计学特征.Jacobson等建立研究方向.了考虑多个磨粒同时作用的纯切削过程的统计学模型,利用该模型研究了磨粒尺寸、载荷及工件表面硬1磨粒磨损的数值仿真度对磨损率的影响,预测了发生接触的磨粒数量和磨磨粒磨损指外界硬颗粒或对摩表面硬突起物在[15]损表面形貌.Jiang等对Jacobs
6、on等的模型进行了[1]摩擦过程中引起表面材料脱落的现象.Rabinowicz修正,从而使得修正模型能够反映磨损表面形貌变化建立了关于磨粒磨损的经典模型[2],有关磨粒磨损[16]及磨损模式对磨损过程的影响.Podra等建立了锥的仿真研究大多立足于该经典模型.形接触时考虑表面形貌影响的磨粒磨损模型,并利用表面形貌对摩擦副性能的影响很大,由磨损和塑有限元法和解析法计算了相应的磨损,发现由2种计性变形引起的表面粗糙度变化是摩擦学系统性能具算方法得到的结果相差较大,并指出其原因可能在于基金项目:湖北省自然科学
7、基金资助项目(2002AB017).收稿日期:20030529;修回日期:20030902/联系人严新平,email:xpyan@mail.whut.edu.cn.作者简介:严新平,男,1959年生,博士,教授,博士生导师,目前主要从事设备诊断工程、摩擦学技术应用和智能交通等方面的教学与科研工作.第2期汪选国等:磨损数值仿真技术的研究进展189[27]采用解析方法时未考虑弹性变形的影响.PeterseimONeil等用有限元方法研究了涂层材料在不[17]等针对销
8、盘摩擦磨损试验数值仿真建立了模型,同接触载荷下疲劳裂纹的形成和扩展过程.Chue[28]并开发了仿真计算的计算机程序;通过改变材料和试等用断裂力学方法分析了滚动接触过程中应变硬验的输入参数(销的结构、试验时间、载荷、试盘或砂化层对点蚀形成的作用,用二维有限元方法计算了纸特性参数等),可以计算磨损体积损失和磨损表面型和型应力强度因子和应变能强度因子,计算分析[18][29]形貌参数.Li等建立了微观动态磨损仿真模型,用预测结果与试验结果吻
