扭转复合微动的数值模拟.pdf

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1、2011年10月润滑与密封Oct．2011第36卷第10期LUBRICATIONENGINEERINGV0l_36No．10DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2011．10．003扭转复合微动的数值模拟宦臣茂沈明学宋川谢兴源朱曼昊(西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所四川成都610031)摘要：扭转复合微动是扭动和转动模式微动的复合。以实验研究为基础，在有限元软件ABAQUS中建立三维球／平面接触弹塑性有限元模型，通过改变球体旋转轴与平面试样法向的倾斜角度O／，实现球／平面接触的扭转复合微动。恒定

2、法向载荷作用下，通过对角位移0分量做量纲一化处理，建立倾斜角a与完全滑移角位移幅值的函数关系，分析倾斜角对接触状态、接触压力、摩擦剪应力及滑移量的影响规律。结果表明：角位移随倾斜角的增大而减小，并符合量纲一扭动转动分量平方和为一的规律；倾斜角a显著影响接触面力学参数的分布，与纯扭动和纯转动相比，损伤呈现明显的非对称性。关键词：微动磨损；扭转复合微动；数值模拟；有限元法中图分类号：TH117．1文献标识码：A文章编号：0254—0150(2011)10—008—5TheNumericalSimulationforDual--rota

3、ryFrettingHuanChenmaoShenMingxueSongChuanXieXingyuanZhuMinhao(TribologyResearchInstitute，TractionPowerStateKeyLaboratory，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSichuan610031，China)Abstract：Dual—rotaryfrettingiscombinedwithtorsionalandrotationalfrettingmodes．Basedonexperim

4、entalstudy，athree—dimensionalball—on·fiatelastic-plasticcontactfiniteelementmodelwasestablishedinABAQUSsoftware．Thedual—rotaryfrettingmodeincontactofball—on-fiatcanbeachievedbychangingthetiltanglebetweenthenormal-directionofflatspecimenandtherotaryaxisofbal1．Underacon

5、stantnormalload，therelationshipbetweentiltangleandslidingangulardisplacementwasbuiltupbymeansofdimensionlessprocessingofangulardisplacementcomponents，theeffectoftiltangleoncontactstatus，contactpressure，frictionalshearandslidingdistancewasanalyzed．Theresultsshowthatthe

6、angulardis—placement0odecreaseswiththeincreaseofthetiltangle．anditaccordsthelawofthatthequadraticsumofnormalizedrotationalandtorsionalcomponentsequalsone．Thedistributionofparametersmentionedaboveisstrongdependenceuponthetiltangle，andthedamagepresentsanobviousasymmetri

7、caldistributioncomparedwiththesimplemodeoftorsionalfrettingorrotationalfretting．Keywords：frettingwear；dual-rotaryfretting；numericalsimulation；finiteelementmethod微动是指在交变载荷作用下，接触表面发生幅值往是2种或2种以上基本模式的复合作用。例如：管为微米级的极小相对运动，常出现在一些振动工况下道输送工程中的球阀；汽车的球窝接头；火车车辆心的“紧固”配合机械部件中。由于微动

8、常常伴随着盘，还有人工关节等等。这类扭转式摩擦副在服役局部高应力梯度与局部应力场的多轴非线性，裂纹时，由于相对运动位移较小，因此属于微动范畴，并极容易在这些局部区域萌生扩展，大大降低了构件的常常引发严重的表面损伤。目前对复合微动的研究较使用寿命，甚