等温密封环粗糙表面微观动态接触离散建模与状态分析.pdf

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1、第50卷第9期机械工程学报VO1．50NO．92014年5月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGMav2014DoI：l0．3901／JME．2014．O9．077等温密封环粗糙表面微观动态接触离散建模与状态分析水宫燃徐宜2车华军张鹤2(1．江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013；2．中国北方车辆研究所北京100072)摘要：根据密封环的结构形式和服役特点，提出在微观尺度内密封环动态接触过程的离散建模方法。基于移动元胞自动机算法，结合复合材料密封环多种组成材料的特点，对密

2、封摩擦副两粗糙表面局部接触区域进行离散建模。根据实际的工况条件加载相应载荷，通过可视化的模拟过程获得密封接触面微观动态响应，表达出磨损颗粒和润滑油组成的机械混合层的形成与演变过程，研究表明机械混合层对密封动态接触有显著影响，在混合摩擦过程中起到流体润滑和固体润滑的双重效果；同时定量模拟密封接触表面颗粒的旋转角和速度场，分析微观磨损颗粒运动规律；模拟计算获得瞬态摩擦因数曲线及其拟合曲线，通过与实测数据对比发现具有较高吻合度。表明微观动态接触离散模型在密封接触研究方面的适用性，是密封及其相关摩擦副微观接

3、触状态分析的有效方法。关键词：密封环；动态接触；移动元胞自动机；微观尺度中图分类号：TH117DiscreteModelingandStateAnalysisofMicroSlidingContactsbetweenRoughSurfacesofIsothermalSealingRingGONGRanXUYiCHEHuajunZHANGHe(1．SchoolofAutomotiveandTrafficEngineering，JiangsuUniversity,Zhenjiang212013；2．Ch

4、inaNorthVehicleResearchInstitute，Beijing100072)Abstract：Accordingtothecharacteristicsofthestructuresandworkingconditionsofsealingrings，adiscretemodelingmethodispresentedtoinvestigatetheslidingcontactinthemicroscale．Basedonthemovablecellularautomataandc

5、onsideringofthepropertiesofseveralmaterialsinthecompositesealingring，thediscretemodelisbuiltinthelocalcontactareaoftworoughsealingsurfaces．Themicroscopicdynamicresponsesofsealingsurfacesarevisualizedwhenloadsareappliedaccordingtotheactualworkingconditi

6、ons．Theformationandevolutionofthemechanicallymixedlayercomposedofloosewornparticlesandlubricatingoilareproperlyinvestigated．Theresultsshowthatthemechanicallymixedlayerhasasignificantinfluenceontheslidingcontactandthislayerhasthedualeffectofliquidandsol

7、idlubricationduringthemixedfrictionprocess．TheautomatarotationanglesandautomatavelocitiesarecalculatedquantitativelyandthedynamicbehaviorsofWOrnparticlesareanalyzed．Thelocalfrictioncoefficientsanditsfittingcurveareobtained，whichagreewellwiththetestdata

8、．Themicroscopicdiscretemodelofslidingcontacthastheapplicabilityinthefieldofsealingcontactandprovidesareliableapproachtostudycontactstatesofsealingringsandotherfrictionpairsinthemicroscale．Keywords：sealingring；slidingcontact；movablecellu