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《ansys磨損分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、word資料下載可編輯用有限元的方法模擬滑動摩擦磨損摘要磨損往往是影響產(chǎn)品壽命的一個主要因素。因此磨損預(yù)測就成為工程的一個重要部分。這篇論文介紹了用有限元軟件ANSYS來模擬磨損的方法。用線性磨損定律和歐拉解析積分提出了一個模型化的模擬程序。然而，還要考慮保證模型的正確性和數(shù)學方法的收斂性。分別用實驗和有限元的方法分析了球形pin-on–disk系統(tǒng)在沒有潤滑條件下的接觸問題，使用了Lim和Ashby磨損圖來區(qū)分磨損機理。在給定幾何尺寸和載荷的條件下，可以用有限元的方法模擬磨損，得到磨損率對滑動距離的對應(yīng)關(guān)系。有限元軟件ANSYS非常適合解決接觸問題
2、和磨損模擬。實際磨損率的分布范圍在±40-60%的界限內(nèi)會導(dǎo)致磨損模擬結(jié)果相當大的偏離。因此這些結(jié)果必須在一個相對的值上進行估測，從而比較不同的設(shè)計。關(guān)鍵詞：磨損模擬；FEA；磨損試驗；接觸溫度1．緒論摩擦副之間最可靠的摩擦學行為的知識可以通過做磨損實驗來獲得。然而，當特別是設(shè)計改變時需要在日常的內(nèi)部程序基礎(chǔ)上進行迅速的估測。已經(jīng)進行了大量的研究工作來幫助設(shè)計者實現(xiàn)這一步。已經(jīng)證實一個給定系統(tǒng)滑動磨損的主要參數(shù)是接觸載荷和相對滑動速度。速度由機構(gòu)運動來決定。系統(tǒng)載荷怎么影響接觸應(yīng)力是很復(fù)雜的一個問題。第一個分析兩個彈性實體接觸應(yīng)力的人是赫茲。他認為接
3、觸體是彈性的，接觸部分為橢圓形，而且沒有摩擦的。這些假設(shè)被用在接觸應(yīng)力的計算中。磨損發(fā)生在機械構(gòu)件相互接觸時。一個重要的實際問題是在給定的時間里有多少的材料損失。由于功能和加工誤差等表面的形狀是不同的。而且會因為磨損和彈性變形而改變。因此壓力的分配就依賴于這些條件。有限元的方法是一個通用的工具來解決應(yīng)力應(yīng)變的問題。這篇論文使用有限元軟件ANSYS5.0A分析了接觸壓力和磨損模擬。2.磨損模型磨損過程可以認為是動態(tài)的，由許多參數(shù)決定，這個過程的預(yù)測可以看作是一個初始值的問題。從而磨損率就可以由一個總的方程來描述。dh/ds=f(載荷，速度，溫度，材料參
4、數(shù)，潤滑，….)h為磨損深度（m），s為滑動距離（m）。文獻中可以查到很多磨損模型。這些數(shù)學表達多種多樣，從簡單的經(jīng)驗式到復(fù)雜的依賴于物理概念和定義的方程[1]。常常包括特定的參數(shù)和變量，只有在特定的情況下是正確的，在手冊中是查不到的。因此這些模型很少被用于實際中磨損的估測。Lim和Ashby給出了鋼板一個更廣泛的在大范圍載荷和速度下的磨損分類方法。他們的工作建立在簡化磨損方程并在很多pin-on-disk實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行調(diào)整。通過這個工作得到了一個磨損圖，圖1所示。給出了磨損機理的輪廓和無量綱化磨損率?，作為無量綱化壓力p和無量綱化速度v的作用
5、結(jié)果，定義如下（1）V為磨損體積（m3），A為接觸面積（m），r0為接觸半徑（m），F(xiàn)N為載荷，H為接觸對中較軟材料的硬度（Pa），v為相對滑動速度（m/s）。表一列出了Lim和Ashby使用的方程和參數(shù)。專業(yè)技術(shù)資料word資料下載可編輯圖1所示磨損圖中的溫度的分析是假定一個簡單的溫度沿一維方向流動的基礎(chǔ)上進行的。更進一步的說就是迅速傳播的溫度對磨損起了一個很重要作用，熱量分配系數(shù)α12=0.5，如果接觸的溫度達到7000C，就會發(fā)生嚴重的氧化磨損。在這個溫度一下，磨損與載荷成線性關(guān)系，不受速度影響。最常用的模型是線性磨損方程Q=kp，磨損體積率與
6、載荷成比例關(guān)系。這個模型被認為是Archard的磨損定律，盡管它的基本形式首先由Holm發(fā)表。這個模型是建立在實驗觀察基礎(chǔ)上的，用公式表示（2）引入磨損率K使理論和實驗的結(jié)果相吻合。Holm把它作為一個常量，來表述耐磨原子的數(shù)量。在Archard’s工作中，提出了微凸體相互作用導(dǎo)致磨損粒子產(chǎn)生的可能性[4]。然而，那并不是唯一可能的解釋。Lim和Ashby通過計算認為分層和塑性磨損機理是主要的。對于剛，他們建議用以下的值：然而，對于一個接觸實際的K值需要通過實驗的方法得到。對于工程應(yīng)用來說，相對于磨損體積，對磨損深度更感興趣。這里Archard想通過
7、接觸面積A[4]把方程（2）都分開，給出H為磨損深度（m），k為空間磨損率，p為接觸壓力。磨損過程可以看作是個動態(tài)的過程，它的預(yù)測是個初始值的問題。從而磨損模型可以通過一個不同的方程來表述，在線性的情況下，方程（2）可以用下面公式表示（3）3.有限元磨損模擬程序3.1有限元理論用有限元方法計算磨損的主要工作是計算接觸應(yīng)力。工程結(jié)構(gòu)被離散成許多單元，單元與單元之間用節(jié)點連接起來。在有限元中，可以把單元中一些物理量(位移，溫度等)通過多項式分段擬合來近似描述，通過結(jié)點位移來表示[5]?？梢酝瑫r使專業(yè)技術(shù)資料word資料下載可編輯用不同的單元類型，復(fù)雜的載
8、荷和邊界條件。在結(jié)構(gòu)分析中，把自由的程度定義為節(jié)點位移。把各個單元按原來的結(jié)構(gòu)重新連接起來，形成整體的有限元
