凹坑形非光滑表面的优化设计及减摩性能分析

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1、第34卷第12期哈尔滨工程大学学报Vo1．34No．122013年12月JournalofHarbinEngineeringUniversityDec．2O13凹坑形非光滑表面的优化设计及减摩性能分析徐中，杨文亮，王兴镇，李桂磊(大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116023)摘要：为了探讨凹坑形非光滑表面的形貌参数对于表面摩擦性能的影响，进一步证明自组装凹坑形非光滑表面的耐磨性能，利用Ansys热结构耦合的方法，对影响凹坑形仿生非光滑表面耐磨性的形貌参数及外加载荷条件进行了有限元仿真模拟，并利用能量

2、损耗与能量守恒理论对等效摩擦系数进行了推导，通过等效摩擦系数的对比，最终确定出最优的形貌参数组合：凹坑直径为2Ixm，间距为4．5txm，涂层厚度为200txm，压力系数为1000，速度为3m／s时，凹坑形仿生非光滑涂层表面的减摩性能最佳．并且通过凹坑形仿生非光滑表面与光滑表面在相同外加条件下的耐磨性对比，验证了凹坑形仿生非光滑表面具有优异的减摩减阻性能，与未涂涂层的光滑表面相比其减阻率可达48．42％，与涂有具有相同热物理性能的光滑涂层表面相比，其减摩效率可提高15．57％．关键词：凹坑形表面；仿生

3、表面；非光滑表面；减摩；减阻；等效摩擦系数；形貌参数doi：10．3969／j．issn．1006—7043．201212005网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／23．1390．U．20131107．1029．002．html中图分类号：TH117．1文献标志码：A文章编号：1006．7043(2013)12—1605—06Optimizationdesignandanti-frictionperformanceanalysisofthepit-shaped

4、non-smoothsurfaceXUZhong，YANGWenliang，WANGXingzhen，LIGuilei(SchoolofMechanicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116023，China)Abstract：Inordertoinvestigatetheinfluenceofmorphologyparametersofapit—shapednon—smoothsurfaceonthesurfacefrictional

5、properties，andtofurtherprovetheabrasionresistanceofaself．assembledpit．shapednon—smoothsurface，thecoupledthermalstructuralmethodinAnsyswasusedforthefiniteelementsimulationofvariousnor—phologyparametersandappliedloadconditionsthataffectwear·-resistingprop

6、ertiesofthebionicnon．．smoothpit．shapedsurface．Theequivalentfrictioncoeficientisderivedusingtheenergylossandconservationtheoryandby，contrastingtheequivalentfrictioncoeficient，theoptimalcombinationofmorphologyparametersisultimatelydeter—mined，namelythatth

7、epit-shapedbionicnon—smoothsurfacecoatinghasthebestanti—frictionpropertywhenthepitdiameteris2Ixm，thedistancebetweenpitsis4．5p,m，thecoatingthicknessis200Ixmthepressurecoeficientis，1000Pa／mm，andtheslidingspeedis3m／s．Comparingthewearresistanceofthepit．shap

8、edbionicnon—smoothsurfacewiththesmoothsurfaceinthesameappliedloadconditions，thepit—shapedbionicnon—smoothsurfacedem．onstratesexcellentwearresistanceanddragreductionperformance；thedragreductionrateisupto48．42％ascon．paredwiththesmo