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粗糙表面接触界面微凸体压平效应研究

作　者: 王爱彬
导　师: 刘焜
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 塑性变形正压力润滑条件表面形貌表征参数数值模拟
分类号: TH117
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 28次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-25
  1.1 概述  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-23
    1.2.1 塑性变形界面的摩擦润滑状态  14-16
    1.2.2 塑性变形界面的变形机理  16-19
    1.2.3 压平效应  19-23
      1.2.3.1 试验研究  19-22
      1.2.3.2 模拟研究  22-23
  1.3 研究现状评述  23-24
  1.4 本文的工作  24-25
第二章球/平面接触表面形貌变化的试验研究  25-37
  2.1 引言  25
  2.2 试验材料的选取  25
  2.3 试验试样的制造  25-26
    2.3.1 研磨抛光试验机  25
    2.3.2 研磨抛光表面微造型试样制造  25-26
  2.4 试样表面形貌的测量  26-34
    2.4.1 表征三维表面形貌的ISO25178参数  26-29
    2.4.2 试样表面形貌的测量  29-34
  2.5 塑性挤压试验  34-36
    2.5.1 试验原理  34
    2.5.2 HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计  34-35
    2.5.3 试验条件  35
    2.5.4 球/平面接触试验  35-36
    2.5.5 试验后凹坑表面形貌的测量  36
  2.6 本章小结  36-37
第三章试验的条件参数对表面形貌的影响  37-43
  3.1 引言  37
  3.2 正压力对表面形貌的影响  37-39
    3.2.1 表面形貌图  37
    3.2.2 表征参数  37-39
  3.3 润滑条件对表面形貌的影响  39-41
    3.3.1 表面形貌图  39-40
    3.3.2 表征参数  40-41
  3.4 原始表面形貌对表面形貌的影响  41-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章球/平面接触表面形貌变化的数值模拟  43-51
  4.1 引言  43
  4.2 ansys有限元接触分析简介  43-44
  4.3 球/平面接触的有限元分析  44-45
    4.3.1 定义单元类型以及材料属性  44
    4.3.2 建立模型并划分网格  44-45
    4.3.3 定义接触对  45
    4.3.4 施加边界条件  45
    4.3.5 定义求解和载荷步选项  45
    4.3.6 求解  45
  4.4 球/平面接触表面形貌变化的数值模拟结果分析  45-50
    4.4.1 工件表面微凸体位移云图分析  46-47
    4.4.2 压力对表面形貌的影响  47-48
    4.4.3 粘附摩擦系数对表面形貌的影响  48-49
    4.4.4 数值模拟与试验结果的对比  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章总结与展望  51-53
  5.1 总结  51
  5.2 展望  51-53
参考文献  53-57
攻读硕士学位期间发表的论文  57

粗糙表面接触界面微凸体压平效应研究

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