摘要
水下传动装置结构精细,其金属配合面间隙极小,服役过程中多类金属磨粒挤入配合面,引起传递装置损伤乃至失效。磨粒具有复杂几何特征且包括裂纹等初始损伤,海洋环境下配合面因腐蚀产生形貌变化,因此,结构传动中磨粒与配合面存在复杂的细观应力场,磨粒破碎和配合面损伤累积使结构传动性能逐渐下降,为更直观反映各因素共同作用下结构运动与破坏过程,应充分考虑磨粒与配合面特征,将细观复杂应力场下材料退化与结构运动相耦合,实施建模和模拟。本研究采用韧性金属多轴应力损伤演化模型,在磨粒三维球形分形模型中引入初始裂纹,在配合面中引入腐蚀坑/面,建立磨粒-配合面的破坏-运动耦合模型,计算发现含裂纹磨粒挤入含腐蚀配合面后应力三轴度更快速增大,配合面转动数周后即出现凸峰与沟犁,而且各类损伤间存在连通趋势,使结构传动能力快速下降。基于韧性损伤的细观磨粒磨损与宏观传动装置统一的模拟方法,实现了海洋环境下小间隙配合面磨粒磨损计算,有效预测了传动装置性能退化过程。
