滑動摩擦熱結構耦合有限元分析.pdf

1、本文以環(huán)環(huán)摩擦磨損系統(tǒng)為研究對象，通過有限單元法，利用ANSYS軟件對環(huán)環(huán)摩擦副進行了熱結構耦合分析和摩擦副的表面接觸狀況分析，為實現(xiàn)基本的摩擦學接觸問題和磨損問題的仿真提供了方法與途徑。主要研究內容及結果如下： 1．根據(jù)滑動摩擦磨損過程建立了熱、結構耦合的數(shù)學模型，運用四節(jié)點的有限單元對數(shù)學模型進行離散化，采用牛頓迭代法進行迭代計算，給出合適收斂容差，實現(xiàn)對滑動摩擦磨損的有限元數(shù)值模擬。 2．基于有限元理論基礎，建立環(huán)

2、環(huán)摩擦磨損有限元模型，利用ANSYS軟件對環(huán)環(huán)摩擦副進行了熱結構耦合分析。有限元模型應力分析結果表明：接觸應力分布是不均勻的，最大接觸應力在接觸面中線處；最大摩擦應力在摩擦接觸表面的中線區(qū)域。有限元模型溫度場分析結果表明：在滑動摩擦過程中，由于摩擦生熱，接觸區(qū)溫度逐漸上升，最高溫度在接觸面中線并向外擴展，溫度分布從接觸面向四周呈遞減趨勢，溫度梯度越來越小，接觸表層最高溫度與轉速和載荷成近似線性關系。 3．設計了環(huán)環(huán)磨損的試驗方案

3、，對試驗結果與仿真分析結果進行了對比分析。結果表明：仿真計算與試驗結果有較好的對應性。摩擦副的摩擦系數(shù)隨轉速的增加而減小，隨載荷的增加而增大；接觸摩擦面上溫度隨載荷和轉速的增大而提高，且基本上呈線性增長趨勢；磨損量隨著時間的推移而增大，在0-12min時間段磨損量增長很快，12-18min時間段內，磨損量增長平穩(wěn)，18min后，磨損量急劇增大。轉速、載荷的增大會使摩擦材料的磨損形式由原來的單一粘著磨損轉變?yōu)檎持p與磨粒磨損復合的磨損形