磨損失效是機械設備發(fā)生故障的主要形式之一。本文基于仿生理論與技術及其在工程中的應用成果,以仿生非光滑耐磨理論和仿生耦合理論為基礎,進行了機械摩擦副耐磨技術基礎理論研究。作為摩擦學領域與仿生學交叉的工程應用基礎研究,論文創(chuàng)新性地提出基于耦合理論改善摩擦副磨損問題的思路,并通過試驗及三維有限元分析方法探討了仿生結構在潤滑條件下的磨損規(guī)律及耐磨機理,為解決工程中摩擦磨損問題提供了新思路。 論文從蚯蚓體表背孔結構和體表液潤滑耐磨效應的生物耦合模型出發(fā),設計了四種仿生耐磨結構進行仿生結構優(yōu)選試驗,運用正交試驗優(yōu)化技術建立了通孔形仿生結構尺寸因素與磨損量回歸模型,采用ANSYS有限元軟件分析不同規(guī)格通孔單元對界面接觸狀態(tài)的影響規(guī)律及機理,并結合磨損形貌及磨損結果,用耦合理論探討了通孔與潤滑耦合因素作用對耐磨性的影響效應。

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
提要
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 機械磨損理論基礎
        1.2.1 磨損機理
        1.2.2 磨損形式
        1.2.3 潤滑技術
        1.2.4 摩擦熱
    1.3 耐磨技術研究進展
        1.3.1 耐磨性定義
        1.3.2 預防磨損
        1.3.3 常規(guī)耐磨技術
    1.4 仿生學基礎
        1.4.1 仿生學概況
        1.4.2 仿生學方法
        1.4.3 仿生非光滑耐磨理論
        1.4.4 仿生耦合理論
    1.5 論文研究內容
第二章 滑動摩擦試驗模型及仿生基礎
    2.1 摩擦副磨損研究
        2.1.1 論文研究對象
        2.1.2 摩擦副運動特點
        2.1.3 摩擦副耐磨特性
    2.2 缸套活塞系統(tǒng)
        2.2.1 活塞-缸套運動特性
        2.2.2 缸套活塞模擬條件
    2.3 蚯蚓體表耐磨特性
    2.4 試驗及仿生基礎
    2.5 本章小結
第三章 試驗方法及設備
    3.1 試驗材料
    3.2 試驗指標
    3.3 試驗因素及試件設計
    3.4 試驗條件
        3.4.1 試驗設備
        3.4.2 測試要求
        3.4.3 模型試件參數(shù)
    3.5 本章小結
第四章 仿生耐磨結構優(yōu)選試驗
    4.1 試驗條件及設計方案
    4.2 一次沾油摩擦試驗
        4.2.1 試驗磨損量
        4.2.2 磨損形貌
        4.2.3 摩擦系數(shù)曲線分析
    4.3 滴油摩擦試驗
        4.3.1 試驗磨損量
        4.3.2 磨損形貌
        4.3.3 摩擦系數(shù)曲線分析
    4.4 干摩擦試驗
        4.4.1 磨損結果分析
        4.4.2 摩擦系數(shù)曲線分析
    4.5 因素效應及優(yōu)化
        4.5.1 仿生單元類型對磨損影響
        4.5.2 單元分布對磨損的影響
        4.5.3 因素優(yōu)化
    4.6 本章小結
第五章 通孔形仿生試件磨損特性研究
    5.1 試驗條件及方案
    5.2 試驗結果
        5.2.1 磨損量
        5.2.2 正交多項式回歸分析
        5.2.3 磨損形貌
        5.2.4 摩擦系數(shù)
    5.3 壓強對磨損量的影響
    5.4 表面紋路對通孔仿生試件磨損特性的影響
        5.4.1 試驗依據(jù)
        5.4.2 試驗設計
        5.4.3 試驗結果
    5.5 本章小結
第六章 仿生通孔模型摩擦過程三維有限元分析
    6.1 有限元及ANSYS 分析軟件
        6.1.1 有限元基礎
        6.1.2 ANSYS 有限元分析軟件
        6.1.3 摩擦磨損有限元分析研究概況
    6.2 有限元分析前處理
        6.2.1 模型建立
        6.2.2 有限元網(wǎng)格劃分
        6.2.3 求解參數(shù)設置
    6.3 計算結果與分析
        6.3.1 平板試件和通孔仿生結構試件對比
        6.3.2 通孔直徑對等效應力的影響
        6.3.3 通孔間距對內部應力影響
        6.3.4 載荷對等效應力影響
    6.4 本章小結
第七章 通孔形仿生試件的耐磨機理
    7.1 通孔形仿生試件磨損機制
        7.1.1 界面潤滑狀態(tài)
        7.1.2 磨損規(guī)律
        7.1.3 局部特征
        7.1.4 磨損機制
    7.2 仿生通孔結構對潤滑效應影響
        7.2.1 界面潤滑方式
        7.2.2 潤滑質量
    7.3 仿生耦合耐磨機理
    7.4 本章小結
第八章 論文總結
    8.1 主要結論
    8.2 進一步研究工作展望
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及參與科研項目情況
致謝
摘要
Abstract



本文編號：4053894