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粗糙表面接触界面微凸体压平效应研究

王爱彬  
【摘要】:粗糙表面接触并伴有塑性变形问题广泛存在于板材拉延等过程中,塑性变形后的表面形貌受到原始表面形貌、界面的摩擦润滑和塑性变形程度的综合影响,并且塑性变形界面的变化过程中同时存在着压平、粗化和微楔三种机理。 为了研究粗糙表面接触界面微凸体压平效应,本文通过试验探究了球/平面接触过程中正压力、润滑条件以及原始表面形貌对试验后表面形貌的影响。试验中采用两种尺度的随机表面和一种具有方向性的条纹状表面,利用球面压头,在不同润滑条件下施加不同压力,完成一系列球面与粗糙面的挤压试验。试验前后分别使用Talysurf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪对试样表面进行测量,且采用IS025178定义的参数对三维表面形貌进行表征,最终计算出试验前后IS025178参数的变化率。研究结果表明:随着压力的增加,工件表面不断的发生微凸体的平坦化,并伴随有粗糙化,当压力为980N的压力时,工件表面的粗糙化最严重,对微凸体的平坦化影响最大。 在试验的基础上,用有限元法对粗糙表面接触界面微凸体的压平效应做了一些数值模拟和分析工作。采用余弦形状微凸体的工件表面,建立了球/平面接触模型,分别模拟了不同压力和粘附摩擦系数条件下,工件表面微凸体的变形情况,计算出塑形挤压后工件表面的粗糙度以及微凸体的高度,得出了压力和粘附摩擦系数对工件表面形貌和简单表征参数的影响关系。


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