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不同加载条件下柱面/平面微动磨损有限元分析 被引量：12
1
作者 李玲 康乐 +1 位作者 阮晓光 蔡安江 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第12期1854-1861,共8页
在ABAQUS中建立柱面/平面微动磨损模型,设置不同的加载条件,分析接触区域的接触应力和相对滑移距离,获得了区分两种滑移状态的临界函数。结合能量模型和FORTRAN语言编写适用于本模型的UMESHMOTION子程序,实现了磨损表面节点的动态更新,... 在ABAQUS中建立柱面/平面微动磨损模型,设置不同的加载条件,分析接触区域的接触应力和相对滑移距离,获得了区分两种滑移状态的临界函数。结合能量模型和FORTRAN语言编写适用于本模型的UMESHMOTION子程序,实现了磨损表面节点的动态更新,建立了动态磨损模型。通过对不同情况下磨损深度和磨损体积的仿真分析,获得结论:随循环次数的增加,磨损深度、磨损宽度和磨损体积都随着增大,部分滑移状态的磨损体积远小于完全滑移状态的磨损体积;循环次数和法向载荷为定值时,随位移幅值的增加,磨损宽度、磨损深度和磨损体积都随着增大,部分滑移状态的磨损体积很小且增长缓慢,完全滑移状态的磨损体积增长迅速;循环次数和位移幅值为定值时,在完全滑移状态,随法向载荷的增加,磨损深度和磨损体积先增大再减小;在磨损体积先增大再减小的过程中,存在一个最大值,对应的法向载荷和位移幅值称为危险加载条件,通过揭示不同位移幅值时危险加载条件的变化规律,为避免该条件的出现提供了理论依据。 展开更多
关键词 柱面/平面接触 微动磨损 能量模型 umeshmotion子程序 动态磨损模型
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加载相位差对微动磨损影响的数值模拟研究 被引量：9
2
作者 李玲 麻诗韵 +2 位作者 阮晓光 康乐 蔡安江 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期93-100,共8页
目的研究不同加载相位差下微动磨损量随切向载荷幅值的变化规律。方法在ABAQUS中建立柱面/平面微动磨损模型,设置不同的加载相位差,结合能量模型和UMESHMOTION子程序,进行仿真试验,对不同情况下的磨损深度进行仿真分析。结果法向载荷、... 目的研究不同加载相位差下微动磨损量随切向载荷幅值的变化规律。方法在ABAQUS中建立柱面/平面微动磨损模型,设置不同的加载相位差,结合能量模型和UMESHMOTION子程序,进行仿真试验,对不同情况下的磨损深度进行仿真分析。结果法向载荷、位移载荷和应变载荷取定值时,0°相位差的磨损深度最小,180°相位差的磨损深度最大,90°和270°相位差的磨损深度相同,且介于二者之间;当法向载荷和位移载荷为定值时,0°相位差的磨损深度随应变载荷的增大而减小,90°相位差的磨损深度不受应变载荷幅值的影响,180°相位差的磨损深度随应变载荷的增大而增加,且接触状态由部分滑移向完全滑移逐渐过渡;当法向载荷和应变载荷一定时,随位移载荷的增加,各相位差下磨损宽度和磨损深度都呈现出增大的趋势;在部分滑移状态下,当应变载荷较大时,0°相位差的最大磨损深度发生在接触区后缘,180°相位差的最大磨损深度发生在接触区前缘,90°相位差的前、后缘磨损深度极大值接近。结论两切向载荷间加载相位差对磨损深度随切向载荷幅值变化的趋势影响明显,0°相位差的磨损深度最小,相位差对最大磨损深度的产生位置也有影响。 展开更多
关键词 柱面/平面磨损模型 相位差 微动磨损 能量模型 umeshmotion子程序
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TBM刀圈材料H13磨损行为仿真分析
3
作者 姜海峰 邢天齐 +2 位作者 芦海俊 曾婧 郭浩 《金属功能材料》 CAS 2024年第3期86-91,共6页
刀圈作为掘进机破岩的关键零部件,其表面的磨损性能是影响掘进机服役寿命的主要因素之一,因此对TBM刀圈材料H13磨损行为进行仿真分析。通过试验研究TBM刀圈材料H13的磨损深度和磨损形貌;建立有限元模型,基于Archard模型计算磨损深度;引... 刀圈作为掘进机破岩的关键零部件,其表面的磨损性能是影响掘进机服役寿命的主要因素之一,因此对TBM刀圈材料H13磨损行为进行仿真分析。通过试验研究TBM刀圈材料H13的磨损深度和磨损形貌;建立有限元模型,基于Archard模型计算磨损深度;引入ABAQUS二次开发UMESHMOTION子程序,配合ALE自适应网格修复机制,搭建刀圈原料受损情况的有限元磨损模型,得到H13材料的磨损分布特征和磨损深度分析结果。结果表明:随着磨损圈数增加,试样的磨损深度逐渐增加。仿真磨损深度与试验测验值较吻合。当磨损圈数为3000时,试样的磨损形貌及其内部区域单元节点分布特征为在高应力集中区内节点沿厚度方向(z向)发生偏移。在磨损时间为1 s时,试样接触应力达到最大值,随着磨损的进行,磨损深度下降速度逐渐降低。磨损区域的滑移距离与磨损分布特征保持一致,发生滑移越大区域磨损越深。 展开更多
关键词 掘进机刀圈 磨损仿真 Archard模型 umeshmotion子程序 H13
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材料磨损系数的测定方法及试验 被引量：5
4
作者 李颂华 李爽 +1 位作者 张宇 曲秋红 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期910-916,共7页
目的为弥补目前磨损系数值均为近似值而非真实值,提出一种能够获得摩擦副真实磨损系数的可靠方法.方法开展氮化硅圆柱销与块体的磨损试验,获得块体磨损深度及表面形貌;基于有限元数值仿真与Umeshmotion子程序相结合实现氮化硅摩擦副磨... 目的为弥补目前磨损系数值均为近似值而非真实值,提出一种能够获得摩擦副真实磨损系数的可靠方法.方法开展氮化硅圆柱销与块体的磨损试验,获得块体磨损深度及表面形貌;基于有限元数值仿真与Umeshmotion子程序相结合实现氮化硅摩擦副磨损过程仿真分析;通过试验磨损形貌及深度与仿真磨损形貌及深度的对比,确定氮化硅材料的真实磨损系数.结果通过以上方法确定在接触载荷为40 N,干摩擦条件下,氮化硅陶瓷材料的磨损系数为1.825×10-7 MPa-1,与磨损系数的估计值(1.15×10-8 MPa-1)相比,准确率提高了59%.结论有限元方法能够考虑摩擦副接触界面各点处的局部压力,重现磨损试验的真实过程,因此采用有限元数值仿真与磨损试验相结合的方法能够有效、可靠地获得材料的真实磨损系数. 展开更多
关键词 磨损系数 氮化硅陶瓷 umeshmotion子程序 有限元
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基于C17200与34CrNiMo6材料的摩擦磨损特性与数值模拟研究
5
作者 吕景儒 殷玉枫 +2 位作者 张锦 王建梅 宁可 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期172-183,共12页
目的 探究干摩擦下载荷与速度对于C17200与34CrNiMo6材料摩擦学特性的影响,以探寻C17200材料作为风力机制动闸片的可行性,开展考虑表面粗糙度和接触压力分布不均因素的磨损深度的数值模拟。方法 以C17200与34CrNiMo6材料组成销–盘摩擦... 目的 探究干摩擦下载荷与速度对于C17200与34CrNiMo6材料摩擦学特性的影响,以探寻C17200材料作为风力机制动闸片的可行性,开展考虑表面粗糙度和接触压力分布不均因素的磨损深度的数值模拟。方法 以C17200与34CrNiMo6材料组成销–盘摩擦副,基于风力发电机的制动工况,利用试验探究其摩擦学特性与磨损机理。在ABAQUS中建立三维销–盘平面/平面磨损模型,设置不同载荷与速度,基于销–盘摩擦副理论模型与UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格技术,对不同工况下的表面磨损深度进行数值计算,通过试验验证提出的理论模型的合理性。结果 在载荷为3 MPa时,随速度的增加,平均摩擦系数先减小、后增加,速度为125.664 mm/s时,平均摩擦系数取最小值0.575;在速度为62.832 mm/s时,随载荷的增大,平均摩擦系数近似线性增大。载荷为1.5MPa时,平均摩擦系数取最小值0.509。C17200与34CrNiMo6试样的磨损量随速度与载荷的增大而增大,但转速对于磨损量的影响更大。C17200与34CrNiMo6的磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损。C17200材料磨损深度的模拟结果与试验结果的最大误差为4.7%。结论 C17200材料作为风力机主轴制动闸片材料具有可行性。提出的销–盘磨损理论模型的模拟结果与试验结果的最大误差小于5%,应用提出的销–盘磨损模型更加符合实际磨损状态,在保证计算效率的同时具有较高精度,对类似销–盘摩擦副材料磨损量的计算与预测具有一定参考意义。 展开更多
关键词 C17200 销–盘磨损理论模型 umeshmotion子程序 磨损量 磨损机理
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直升机浮动渐开线花键微动磨损影响因素分析 被引量：4
6
作者 肖立 徐颖强 +2 位作者 陈智勇 史新鑫 李明旭 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期751-766,共16页
为探究不同磨损影响因素对浮动花键磨损的影响程度,基于能量耗散理论,建立了花键副微动磨损预测模型,分析了扭矩、载荷波动、花键材料、摩擦因数、轴向不对中以及角向偏心对浮动花键的磨损影响规律;同时建立熵权-模糊关联分析模型,客观... 为探究不同磨损影响因素对浮动花键磨损的影响程度,基于能量耗散理论,建立了花键副微动磨损预测模型,分析了扭矩、载荷波动、花键材料、摩擦因数、轴向不对中以及角向偏心对浮动花键的磨损影响规律;同时建立熵权-模糊关联分析模型,客观分析了不同磨损影响因素对花键磨损的关联程度。结果显示:基于能量耗散的微动磨损模型所计算的花键齿顶、齿中以及齿根位置处最大磨损深度的计算误差分别低于6.9%、2.4%和14%。轴向不对中下部分花键磨损位置从齿根往齿中位置偏移;角向偏心使得花键两端接触不良,导致两端磨损分布不均。同时发现角向偏心、轴向不对中以及材料对花键副的磨损影响程度较大,为浮动渐开线花键抗磨损方法研究提供技术支撑。 展开更多
关键词 浮动渐开线花键 微动磨损 能量耗散 umeshmotion子程序 熵权-模糊灰色关联
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TC4合金在不同表面强化状态下的微动磨损性能研究 被引量：1
7
作者 刘柏 王宁 +2 位作者 朱金龙 郝世奇 张显程 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期127-140,共14页
目的研究喷丸(SP)及表面超声滚压(USRP)强化后摩擦系数、残余应力场及塑性应变场对TC4合金微动磨损性能的影响。方法分别对TC4合金表面进行SP及USRP强化处理,通过试验测得强化前后的表面粗糙度、残余应力以及显微硬度。基于改进的Archar... 目的研究喷丸(SP)及表面超声滚压(USRP)强化后摩擦系数、残余应力场及塑性应变场对TC4合金微动磨损性能的影响。方法分别对TC4合金表面进行SP及USRP强化处理,通过试验测得强化前后的表面粗糙度、残余应力以及显微硬度。基于改进的Archard磨损方程,在ABAQUS有限元软件中建立微动磨损的二维柱面/平面接触模型,借助ABAQUS中的子程序SIGINI和HARDINI分别将残余应力场、塑性应变场引入到表征微动磨损的UMESHMOTION子程序中,从而探究表面强化后摩擦系数、残余应力场以及塑性应变场对平面微动磨损性能的影响。结果原试样经SP强化后,表面粗糙度增加,而经USRP强化后,表面粗糙度得以改善。经SP和USRP强化后,试样的显微硬度分别为原试样的1.28倍和1.23倍。TC4合金经USRP处理后,最大残余应力为–550 MPa,而SP处理后为–380 MPa。引入残余应力场后,试样的磨损深度明显减少,相比原试样,USRP、SP试样的磨损深度分别降低15%、10%。引入塑性应变场后,TC4合金的磨损深度降低了约6%。结论相同载荷条件下,摩擦系数越大,磨损越严重。磨损轮廓会随着摩擦系数的增大而逐渐往外侧偏移,接触中心区域的磨损深度也随着摩擦系数的增大而越来越深。塑性形变行为会随着摩擦系数的增加而变得明显,且最终会使得塑性变形的区域变得越来越大。引入残余应力场和塑性应变场后,磨损量均会减小,残余应力的影响更为显著。通过微动疲劳试验发现,加入微动磨损作用后,试样寿命显著降低,USRP试样的抗磨损性能最显著。 展开更多
关键词 表面强化 微动磨损 残余应力场 塑性应变场 umeshmotion子程序
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粗糙表面扭动微动磨损数值研究
8
作者 刘金生 刘娟 沈火明 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期731-736,共6页
基于三维W-M分形函数利用SolidWorks建立三维粗糙表面,同时利用Abaqus用户子程序Umeshmotion引入能量磨损准则,建立了三维球-粗糙面接触下的扭动微动数值模型,研究初始表面粗糙度对扭动微动摩擦磨损过程的影响。首先利用G-W模型的无量... 基于三维W-M分形函数利用SolidWorks建立三维粗糙表面,同时利用Abaqus用户子程序Umeshmotion引入能量磨损准则,建立了三维球-粗糙面接触下的扭动微动数值模型,研究初始表面粗糙度对扭动微动摩擦磨损过程的影响。首先利用G-W模型的无量纲化接触面积解析解验证了粗糙面模型的合理性,同时通过与实验的磨损结果进行对比,进而验证了数值模型对扭动微动磨损预测的精确性和有效性。分析结果表明:表面粗糙度的改变对于扭动微动磨损有着显著的影响,其中磨损体积、摩擦耗散能以及磨损率都随着表面粗糙度的增加而增加,即在同等微动条件下会加剧表面磨损;摩擦激活能随着表面粗糙度的增加而减小,越粗糙的表面磨损激活的阙值越低,故减小初始表面粗糙度可有效降低扭动微动磨损。 展开更多
关键词 扭动微动 能量磨损法则 umeshmotion子程序 磨损激活能
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