考虑临界变形量变化的结合面法向接触刚度计算模型

考虑微凸体接触过程中临界变形量变化,建立结合面法向接触刚度计算模型.采用分形几何表征结合面的形貌特征,由表面形貌测量数据得到分形函数的分形参数D和G.采用弹塑性变形接触理论分析微凸体的接触变形特征,得到微凸体的临界变形量估计模型,其是分形参数和微凸体接触变形量的函数,进而得到考虑临界变形量变化的单个微凸体的接触刚度计算模型.由分形理论得到粗糙表面微凸体分布函数,微凸体分布函数与单个微凸体接触刚度计算模型结合得到结合面的法向接触刚度计算模型.通过对比计算结果与实验数据,验证了所提模型的合理性.     

基于有限元的三维粗糙表面电接触模型构建与仿真分析

由于在生产加工过程中诸多因素综合作用,使得加工件表面残留了尺寸、形状和分布规则不一的微观几何形貌,实际的接触表面都是粗糙表面。文章基于Matlab与ANSYS构建出随机粗糙表面,利用APDL参数化设计语言实现电接触有限元模型的建立,进行接触特性研究。研究结果表明,该模型能够较为准确地对三维粗糙表面形貌进行表征。在该模型的基础上,对接触界面微凸峰接触情况、应力分布特征展开了进一步探究。结果表明,随着法向位移的增加,发生接触微凸峰数增速逐渐变大,接触界面真实接触面积变大,Von Mises应力逐渐在粗糙实体内部及周围进行传递,微凸体将产生弹塑性变形,挤压周围基体,最大Von Mises应力逐渐于微凸体周围区域呈环状分布,该研究为保证电气设备电接触状态可靠性提供了一定的理论指导。     

微凸体对直齿轮接触特性及疲劳寿命影响分析

齿轮在加载循环过程中,粗糙表面微凸体接触会在齿轮次表面形成应力集中,形成初始疲劳裂纹,降低齿轮使用寿命.为了进一步研究直齿轮表面微凸体曲率半径、高度对表面弹塑性接触特性的影响规律,利用Hertz接触理论和粗糙表面形貌的Greenwood-Williamson理论,建立了粗糙齿面单微凸体法向正接触模型、粗糙齿面弹塑性接触模型和不同粗糙度的粗糙界面接触有限元模型,并验证了模型的正确性.通过模型结果与有限元结果分析得,增大微凸体曲率半径会使接触应力有所降低,微凸体越高所受接触应力越大,且微凸体高度对接触应力的影响大于微凸体曲率半径造成影响.根据模型所得结果利用基于多轴疲劳机理的Smith-Watson-Topper方法预测了不同粗糙表面疲劳裂纹萌生所需的加载循环次数.研究结果进一步丰富了对粗糙表面接触疲劳机理的研究.     

分形特征表面接触磨损模拟

为实现粗糙表面微观接触磨损的精确预测,根据分形理论对传统的只考虑弹性-塑性两状态的二维分形接触模型进行了修正,并构建了包含弹性-弹塑性-塑性完全状态的三维粗糙表面分形接触模型.通过去除塑性接触微凸体在截断平面作用下形成的球台方法来模拟微观磨损,磨损系数由被去除的球台体积与总接触微凸体体积之比来表征,采用数值仿真分析了磨损系数与分形参数、载荷和材料等因素间的依赖关系.计算结果表明,磨损系数随表面粗糙程度的增大而增大,随接触载荷的增大而减小并趋于相对稳定.接触副材料属性决定了微凸体临界接触面积,进而影响了磨损系数.该模型给出了微观磨损机理的数学描述,为界面接触磨损研究提供了新思路.     

一种结合面法向接触刚度计算模型的构建

摘要：
为了预测2个固体粗糙表面接触时结合面的法向接触刚度,采用分水岭分割方法获得了粗糙表面三维微凸体的尺寸与空间分布;基于弹塑性接触理论推导出单对微凸体侧接触时接触载荷与接触变形的关系,并通过确定粗糙表面上每个微凸体的变形类型与接触载荷,计算了结合面的法向接触刚度.将计算结果与实验结果进行比较,验证了该方法的有效性.
关键词：
粗糙表面; 形貌; 侧接触; 法向接触刚度
中图分类号： O 343.3
文献标志码： A     

基于G-W理论的轮轨三维粗糙表面摩擦生热

为了研究粗糙表面形貌特征对轮轨摩擦副滑动过程中产生的热、温度场和应力场的分布规律及其相互影响,基于G-W模型,将轮轨摩擦副简化为一不同形貌的微凸体粗糙表面与一理想平面,并结合有限元法计算分析,结果表明:微凸体之间的相互作用对摩擦生热有影响,随着球冠状微凸体堆叠度的增大,热区分布面积增加,热源减小;微凸体的数量和排布规律对摩擦生热有影响,微凸体X向排布时,摩擦温升随微凸体数量的增加而减小,微凸体Z向排布时,摩擦温升随微凸体数量增加而增大,热区分布向滑动方向后方集中;不同形貌微凸体对对摩擦温升结果也会产生影响,球冠状微凸体粗糙表面摩擦温升总体高于长方体状微凸体摩擦温升。从微观层面探究粗糙表面形貌特征对轮轨摩擦副热源、热区分布、温度场和应力场分布等的影响,为进一步研究轮轨相互作用,保障列车安全运行提供理论依据。     

弹塑性接触粗糙表面切向载荷-位移模型

针对在法向载荷和切向载荷联合作用下粗糙表面的接触问题,建立了一种同时考虑微凸体弹性接触和塑性接触的接触界面切向载荷-位移新模型。对弹性接触的微凸体,采用Hertz弹性理论描述法向接触载荷-变形关系,采用Mindlin微观滑移理论解描述切向载荷-位移关系;对塑性接触的微凸体,采用Abbott和Firestone塑性接触理论描述法向接触载荷-变形关系,在切向采用Fujimoto模型的切向载荷-位移关系。利用概率统计分析方法,建立了整个粗糙表面切向载荷-位移关系。将模型与仅考虑微凸体弹性接触情况的模型进行了对比,研究了不同模型参数对切向载荷-位移关系的影响。结果表明:考虑微凸体弹塑性接触的模型能够更好地描述粗糙表面切向载荷-位移关系;微凸体高度分布密度函数的方差增大,相同平均接触距离下,切向载荷-位移关系受塑性接触微凸体的影响增大;方差相同时,平均接触距离增大,切向载荷-位移关系的斜率增大。     

浅析表面粗糙度对摩擦的影响

本文从摩擦学角度，以粘着理论为依据，用数据统计方法，对零件加工表面结构的独立单体－微凸体的峰谷曲率半径的大小；沿高度支承面积的变化，以及接触变形过程中塑性指数的力学性质等进行了深入的分析，揭示了零件加工表面与技术性能、使用寿命、工作可靠性及成本有着密切的关系。     

考虑微凸体相互作用的确定性接触模型

为了分析粗糙表面上微凸体相互作用对接触特性造成的影响,在确定性接触模型的基础上,通过增加几何重叠和固体表面能等约束条件,并且根据材料守恒原理对相互作用的微凸体进行合并。通过不同的法向变形量、采样间隔和粗糙度,分析微凸体相互作用对接触面积、峰数量、平均峰半径和峰高度的影响,并且与未考虑微凸体相互作用的结果进行对比。结果表明:不论是否考虑微凸体相互作用,接触面积与法向载荷的关系均为线性,这与已有结论是吻合的;对于小的法向变形量和大的采样间隔,微凸体相互作用可以忽略,但随着法向变形量增加、采样间隔减小以及不同的粗糙度,对接触特性的影响愈加明显,与未考虑微凸体相互作用的结果相比,微凸峰数量减少,而接触面积、平均峰半径和峰高度增加。引入几何重叠和固体表面能为考虑微凸体相互作用提供了一个行之有效的研究方法。     

考虑微凸体侧接触的结合面法向接触刚度建模

提出了一种考虑微凸体侧接触影响的结合面法向刚度建模方法。通过采样获取接触表面轮廓数据后，用统计方法研究了接触表面上微凸体之间的水平距离分布，发现微凸体之间的水平距离分布近似呈正态分布。基于微凸体侧接触理论和微凸体连续变形理论，建立微凸体的法向接触刚度模型后，根据微凸体水平距离的分布规律，利用统计理论，构建了结合面法向接触刚度模型。分析结果表明：在两个接触表面平均间距相同时，提出模型的法向接触载荷大于KE模型，小于高志强(GZQ)模型；在间距较小时，提出模型接触刚度小于KE(Kogut L和Etsion I)模型接触刚度，在间距较大时，提出模型接触刚度大于KE模型接触刚度，并且提出模型的法向接触刚度总是小于GZQ模型接触刚度；基于提出模型的有限元分析获得的前三阶模态与试验结果一致，固有频率与试验结果最大相差8.2%,说明提出的模型能够比较准确地预测结合面的法向动态特性。     

车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层寿命的智能预测

针对硼铸铁车用柴油机气缸套磨损严重现象,在考虑车用柴油机气缸套工况的基础上,在其基材上电镀Ni-Co-P-MoS2镀层并进行耐磨对比试验,以Ni-Co-P-MoS2镀层磨损量为基础,采用函数链神经网络建立车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层寿命智能预测模型.研究结果表明:在相同条件下,车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层能在很大程度上提高车用柴油机气缸套的使用寿命;车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层的预测剩余寿命比较接近车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层的实际寿命.     

泥浆泵高铬铸铁缸套磨损失效分析

泥浆泵缸套高铬铸铁内衬,国内从七十年代就已应用于现场,其使用寿命大大超过了淬火处理的单金属缸套。本文对现场使用过的、寿命较高的双金属缸套进行了解剖分析研究,包括金相显微分析,扫描电镜下的表面形貌分析和现场泥浆中的磨屑分析。结果表明,双金属缸套的磨损机理是疲劳剥落起主要作用,其次是脆性剥落,其它还有塑性变形,‘微切削和腐蚀等.进而提出了现有工艺的改进意     

灰口铸铁汽缸套激光热处理后显微组织及耐磨性的试验研究

本文研究了内燃机汽缸套激光硬化层的显微组织。并进行了激光热处理汽缸套的室内快速模拟磨损试验。结果表明:激光热处理汽缸套具有良好的耐磨性和配付性。硬化带表面的熔化凝固层不损害缸套的耐磨性,也不造成活塞环过快磨损。但硬化带表面质量对汽缸套耐磨性影响显著。     

195柴油机气缸套温度场的三维有限元分析

文章利用一套三维有限元计算程序,探讨了气缸套温度场数学模型、边界条件计算以及有限元分析的几何模型.针对195柴油机气缸套,进行了比较复杂的边界条件计算,建立了较为完整的数学模型和几何模型.在此基础上对其温度场进行了三维有限元计算分析.最后,依据三维有限元的计算结果对195柴油机气缸套的设计合理性进行了一些探讨.     

气缸套和活塞环早期失效原因分析

本文解剖分析了汽车发动机中气缸套和活塞环早期失效的原因,是气缸套中磷共晶组织网状分布和石墨分布的不均匀,表面有擦伤,犁沟,剥落;活塞环镀铬层有裂纹和块状剥落。剥落碎片使得气缸套和活塞环之间引起磨粒磨损,形成了在滑动条件下的擦伤磨损和磨粒磨损共存状态,使磨损率显著增加。     

基于EEMD的柴油机缸套磨损故障诊断

针对柴油机缸套磨损故障诊断问题,在实车上测试了柴油机机体振动信号,应用经验模态分解(EMD)对不同磨损状态下的柴油机机体振动信号进行了分析,然而,EMD存在的模态混叠问题使其难以获得准确的基本模式分量(IMF).为此引入基于总体经验模态分解(EEMD)的改进的局域波分析方法,利用EEMD获取无模式混淆的IMF,通过Hilbert边际谱分析信号能量随瞬时频率的变化特征.工程实测分析结果验证了应用该方法进行柴油机缸套磨损故障诊断的有效性.     

175F柴油机气缸套温度场有限元分析

文章利用有限元分析软件，针对175F柴油机气缸套，建立数学模型和几何模型．在此基础上，对其温度场进行有限元计算分析，最后依据有限元的计算结果，对175F柴油机气缸套进行一些探讨。     

气缸套表面微织构填充的摩擦学性能实验研究

为了探究气缸套表面微级织结构(简称微织构)填充的摩擦学性能,在其试样表面进行微织构并分别填充蛇纹石和二硫化钼微纳米粉。在高载和低载条件下,通过往复式摩擦磨损试验机进行实验,利用SEM、EDX观察试样表面形貌和元素成分,探索表面微织构填充气缸套试样的摩擦行为和磨损机理。结果表明:微织构填充气缸套试样的摩擦学性能在高载荷和低载荷条件下都好于单微织构及机械珩磨的气缸套试样,其减摩耐磨性能是微织构和填充物质协同作用的结果;并且较大尺寸的微坑内径对摩擦系数的影响效果更明显;二硫化钼对摩擦系数的改善效果好于蛇纹石。     

船用活塞环的离子软氮化及摩擦磨损特性

用离子软氮化工艺对船用活塞环进行了表面处理，测量了在不同条件下未经表面处理和表面经过离子软氮化处理的活塞环的磨损失重和摩擦系数，并对润滑油进行了光谱分析和铁谱分析．结果表明，在流体润滑和混合润滑状态，经离子软氮化处理的活塞环具有较高的耐磨性，且润滑性亦能得到改善，使缸套的磨损减小。     

发动机汽缸套穴蚀的预防措施

文章通过分析水循环发动机在使用时汽缸套外表面穴蚀现象形成的原因,提出了预防汽缸套穴蚀的措施。