GCr15/PMMA扭动微动磨损的力学行为分析

摘要

扭动微动是指接触副在承受交变载荷作用下在接触界面间发生的扭动幅度很小的相对运动，其在航空航天业、汽车制造业等领域均广泛存在，是一种不容忽视的失效行为。根据受载情形，微动的失效形式表现为磨损和疲劳两种形式。由于微动损伤的危害日益凸显，因此对其研究显的越发重要。目前，针对微动磨损的研究已十分活跃，在实验和有限元模拟方面均取得了很多成果，尤其是清华大学和西南交通大学等在实验研究方面已进行了大量的探索并形成了较完整的体系，这些成果相互印证，更好的从机理上对微动磨损进行了分析，但有限元研究方面依然有所欠缺。本文采用工程软件对GCr15钢球/PMMA平板扭动微动时磨损接触区的力学行为进行分析，并与实验结果进行对比分析。
　　1.采用有限元软件MARC建立GCr15钢球与PMMA有机玻璃平板扭动微动计算模型，对其在不同角位移和不同摩擦系数情况下进行有限元分析。结果表明：角位移和摩擦系数均对接触区的应力应变分布有着很大影响。
　　2.对GCr15钢球与PMMA有机玻璃的扭动微动实验所获得的摩擦力矩-角位移曲线、磨痕形貌图和磨痕轮廓曲线进行定性分析。结果表明：随着角位移的增大，相同循环下所对应的摩擦力矩越大，且磨损深度和磨损范围也越大。
　　3.将GCr15/PMMA扭动微动时的模拟计算结果与实验结果进行对比分析，结果表明，它们在一定程度上能较好的吻合，说明有限元结果与实验结果可相互预测验证。