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《吉林大学》 2005年
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仿生非光滑表面滑动耐磨性试验及数值模拟

杨常建  
【摘要】:磨损不仅消耗能源和浪费材料、降低设备运转效率,而且加速设备报废、导致频繁更换零件,造成了极大的经济损失。本文从仿生学的角度出发,研究了凹坑形仿生非光滑表面形态对耐磨性的影响,利用激光重熔强化技术在试件表面加工出预先设计好的9种凹坑形仿生非光滑表面形态。通过摩擦磨损试验机进行耐磨性试验,同时进行了与光滑表面(未处理)试件的对比试验。通过对试验结果的分析研究了其耐磨机理。试验表明,具有凹坑形仿生非光滑表面的试件耐磨性得到了很大程度的提高,其中最好的达到了三倍以上,并且非光滑单元体直径为250μm、间距为350μm的试件耐磨性最好;凹坑直径和间距对于耐磨性的影响规律也是不同的。 为了更好的揭示仿生非光滑表面的耐磨机理,本文利用ANSYS软件进行了二维和三维的滑动磨损过程有限元分析。通过对二维模拟结果分析发现,凹坑形仿生非光滑表面模拟结果中的等效应力、接触摩擦应力和接触压力均相应的小于光滑表面,从而得到了凹坑形仿生非光滑表面提高耐磨性的理论依据。在三维有限元模拟过程中,详细地对比了仿生非光滑表面在不同间距、不同直径时等效应力的大小,而且通过对结果的分析发现,在模拟尺寸范围内,等效应力随凹坑间距的变大而变小,而随凹坑直径的变大逐渐变小,当达到最小值后又逐渐变大。本文利用ANSYS有限元软件获得了光滑试件和凹坑形仿生非光滑试件滑动磨损过程中的等效应力、接触摩擦应力和接触压力,对于研究仿生非光滑表面耐磨机理和进行磨损预报有一定的借鉴意义。 本研究对于进一步将仿生非光滑形态应用于易磨损部件如农机部件表面有着重要的实际意义。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB17

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【引证文献】
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