【摘要】：隨著計算機仿真技術的不斷發(fā)展，特別借助已成熟的CAE(計算機輔助工程)仿真軟件平臺，人們對摩擦學研究和機械設備可靠性分析的要求也越來越高，因而摩擦學仿真引起了研究者們越來越多的重視。以往摩擦磨損試驗方法能在一定程度上獲得分析工程材料性能良好的結(jié)果，但是試驗本身很復雜，耗時耗力，試驗的結(jié)果也很難移植。如今這部分試驗工作可通過計算機仿真來輔助分析或代替。摩擦學仿真技術能根據(jù)一定的仿真磨損模型，對模型中的參數(shù)進行比較準確的模擬，從而提前預測機械零件的磨損狀況，達到準確選擇材料、最佳材料匹配、優(yōu)化摩擦副設計及延長零件壽命等目的。 本文基于銷盤滑動磨損試驗采用數(shù)值計算和有限元分析方法，對銷盤接觸特性作對比分析，并在有限元分析軟件ANSYS上仿真實現(xiàn)；建立了磨損表面微凸體的物理、計算模型和銷盤磨損仿真模型，其模型的建立主要是根據(jù)一定的假設條件、微凸體幾何特性推導出。磨損仿真模型具有較好的通用性，對往復式機械同樣適用。表面微凸體的接觸特性(接觸應力與接觸變形)仿真采用ANSYS實現(xiàn)，磨損仿真模型通過銷盤試驗結(jié)果給予了驗證。 銷盤滑動磨損試驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，銷盤磨損試驗干摩擦條件下磨損量與載荷，磨損量與轉(zhuǎn)速成指數(shù)關系；而在邊界摩擦條件，磨損量與載荷、轉(zhuǎn)速成冪指數(shù)關系。 在Visual Basic平臺上，結(jié)合ANSYS分析結(jié)果，開發(fā)了基于銷盤滑動磨損的摩擦學仿真軟件，該系統(tǒng)由應力仿真模塊、磨損仿真模塊和數(shù)據(jù)庫模塊三大部分組成。其中，應力仿真模塊具有計算接觸區(qū)任何需要的應力值功能，并可模擬出接觸面下的應力分布趨勢曲線圖，采用云圖方式仿真出銷盤的接觸應力分布情況；磨損仿真模塊仿真銷在盤上的磨損過程和計算變條件下的銷在各個時間段上的磨損量，并可通過轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)的輸入，模擬銷的運動；數(shù)據(jù)庫模塊具有一般數(shù)據(jù)庫的添加、查詢、修改、刪除功能，且以各個試驗組的條件儲存了銷盤摩擦副表面的磨損圖像。該軟件為研究人員和工程技術人員提供了一種新的摩擦磨損分析工具。
【圖文】：

模型中橢圓短半軸和長半軸相等，即接觸區(qū)為圓形。模型總節(jié)點數(shù)1922，單元數(shù)1840，其中接觸單元為40個，圖2中右上角為接觸區(qū)網(wǎng)格放大圖。由式(10)，在尸為SONO圖2一9兩球體接觸網(wǎng)格模型時，代入?yún)?shù)計算得=a0.27mm，而接觸區(qū)網(wǎng)格為0.mlm，因此已經(jīng)滿足分析的精度要求。對整個接觸仿真模型，為加快求解接觸區(qū)外的其余部分可用較大的單元表示。求解后進人ANSYS后處理器，可獲取應力、接觸區(qū)壓力和變形等圖形仿真結(jié)果，圖2一10、圖2一11分別是在尸=4kN時仿真出的Y向應力分布云圖和接觸區(qū)壓力分布云圖。Y向應力分布云圖清楚地反映出半球平面上的應力分布情況及大小;而接觸區(qū)壓力分布云圖亦能幫助我們理解接觸區(qū)壓力分布情況，其形狀為1/4橢圓

模型中橢圓短半軸和長半軸相等，即接觸區(qū)為圓形。模型總節(jié)點數(shù)1922，單元數(shù)1840，，其中接觸單元為40個，圖2中右上角為接觸區(qū)網(wǎng)格放大圖。由式(10)，在尸為SONO圖2一9兩球體接觸網(wǎng)格模型時，代入?yún)?shù)計算得=a0.27mm，而接觸區(qū)網(wǎng)格為0.mlm，因此已經(jīng)滿足分析的精度要求。對整個接觸仿真模型，為加快求解接觸區(qū)外的其余部分可用較大的單元表示。求解后進人ANSYS后處理器，可獲取應力、接觸區(qū)壓力和變形等圖形仿真結(jié)果，圖2一10、圖2一11分別是在尸=4kN時仿真出的Y向應力分布云圖和接觸區(qū)壓力分布云圖。Y向應力分布云圖清楚地反映出半球平面上的應力分布情況及大小;而接觸區(qū)壓力分布云圖亦能幫助我們理解接觸區(qū)壓力分布情況，其形狀為1/4橢圓
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：TH117.1

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本文編號：2662190