固体颗粒冲蚀磨损模型的建立及有限元分析

摘要

着眼于固体颗粒冲击壁面的微观动态过程,建立了基于有限元(FEM)方法的颗粒冲蚀数值计算模型,模型中充分考虑了颗粒形状、冲击参数、材料特性等因素以及多颗粒重合打击的影响,通过引入弹塑性本构模型和失效模型描述金属材料的变形及失效行为,研究了冲蚀因素对冲蚀速率及表面变形特征的影响规律.结果表明,模型能够完整的展示冲击的动态过程,预测了颗垃冲蚀金属材料表面所造成的变形及失效破坏现象,多颗粒冲击造成材料表面的累计破坏使冲蚀量增大,冲蚀速率逐渐趋于稳定.为使模型能够合理的预测高应变率条件下材料变形,修正了本构模型中的应变率项,修正后的模型计算得到的冲蚀速率随冲击角的变化规律与工程实际更加符合,为今后微观颗粒冲蚀模型的建立及应用打下了理论基础.