陶瓷耐磨硬涂层微动接触应力有限元分析

摘要

一般来说接触区域的弹塑性应力状态是疲劳裂纹萌生和扩展的主要控制因素。对于硬质涂层，当承载时基体与涂层的变形差异较大，容易在涂层/基体界面形成裂纹，并导致涂层的快速剥落。因此，硬涂层/基体系统的微动疲劳失效和破坏往往与涂层表面及界面最大接触应力(最大拉应力，最大剪应力，Von Mises应力)密切相关。本课题针对球形压头和柱形压头作用下陶瓷耐磨硬涂层在微动接触条件下的接触应力，基于大型有限元软件ADINA，建立接触模型进行有限元分析，详细探讨不同摩擦系数μ，弹性摸量比及涂层厚度比等参数对涂层/基体接触应力分布的影响。为微动条件下硬涂层设计提供理论指导。 本课题的主要研究内容如下：1)陶瓷耐磨硬涂层/基体特征分析；2)球压头及柱压头作用涂层/基体系统的接触应力分析及有限元建模；3)基于ADINA软件平台，分别对球形、圆柱形压头单涂层/基体系统正接触，圆柱形压头微动接触及双涂层(中间层)微动接触条件下接触应力场进行有限元计算，详细分析了材料特性(弹性摸量比)涂层厚度比及摩擦系数等因素对表面、亚表面及结合界面上最大接触应力(最大拉应力，最大剪应力应力，Yon Mises应力)分布的影响，为微动条件的硬涂层正确设计提供理论指导。

目录

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摘要

第一章绪论

第二章涂层/基体接触应力分析模型

第三章单涂层正接触应力场分析

第四章单涂层微动接触应力场分析

第五章双涂层(中间层)微动接触应力场分析

第六章结论和展望

参考文献

致谢