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粗糙表面在滑動過程中的摩擦生熱研究
西南油大 學石報 學 (自科 然版學 。 0 1
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圖中分類 號: TE 93 4
文 獻 標志碼 : A
粗
糙表面滑在動過中程的摩擦熱生研究
傳 軍 , 張韓 , 梁 杰政
西 石南 大學 機油電 程工學 院 , 川四成 都 6 1 0 500
摘
要
:研為究粗糙 表 在 面滑摩擦動過程 的中熱力 動問學 , 題基 于 — W( Gr e eG nw oo d- W i ll a is mon ) 型模 ,建 了立一 個
含形微球凸 體粗表糙面與理 想 面平 滑動的觸接模 。型使用有 限元法對 模該型的 滑摩擦動 程過行 了熱進耦合計機 , 并研算 究了相 對滑動 度速、 初始 壓 入量和摩擦因數 粗糙 體對升 、 溫效等 應和接力 應觸力的響影。 果結表明 ,粗 糙體表面
溫 度 化變歷 程 分 可為 劇急增 長 和緩 慢增 兩 個長 階段 微;凸 體上 出現 局 部 高 溫 區(qū), 且 其高應力 偏區(qū)向 滑 移 方 向 一 ; 相
側對運
速度越動高 ,溫 度程 第一歷 階段 個對 的應位 移量越就 大 ; 同初不壓入 始量下 溫度,程 歷一 階第 的段持 時續(xù)間本基
為0
. 0 ms 5;粗糙 的最大體等應效力和接 觸力應隨著壓均入量和摩擦因 數的大增增而大 。 鍵詞關:粗糙 表; 滑面動 ; 接觸 ;有限元法 熱機;耦 合
S tud y o n 。 r ci t i nao l H e at i n g 。铮 。遥 u h 。纾 ur f ace i n。 he l S i ding Pro c e s s H
an C hu a n u j n Z ,ha n g J e , iLi a g 。 h Ze ng
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nad s l o 。鳎 r o wt h ts g e . aT e h hi g h e r t。 ere l t aiv e s i dli n g 。 l oe ci y. tt eh 。 r e a t er t h e i dsp l a e me cn t 。 n edr 。 e hh i hge st t me p e art u r e i n t h e i r s f 。 s tag i es. T h e 。 r uat io n 。 fo th e rif s 。 t e mp e r at u er 。 ha ngi ng s t a g e r ea nea lry 0. 05 ms u dne r d i fe r e nt i n t iia l p r。 s u r e s int a kes . Th e m ax i m mu e q i u v a e lnt s t re ss an d con t ac t s t re s s of r o u gh b o y d 。 nc re a e wsi t h t h e in r e a cse fo t eh i ni t ia l 。 r e ss u r e n t i k e 。 an d f i rct i o n co ie c if net 。
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傳 軍韓, 張, 梁 杰.政 糙 表粗面 在滑 過動 程 的中摩擦生 熱研 究 f J]. 西南 石油大 學學 報: 自科學然 版 , 2 01 ,5 37 2 ) ( :15 9 - 1 6 4
Ha n Ch u a j u nn, Zh a n g J e ,iL a i g n Zh en .g S u t yd o。 F r ic t i o nal He a ti ng 。 f。 o u g hSu r f ca e n 。 th e 。 li id ng r oP ecs s [ J .] Jo u r na l o 。妫 o u t hw e s t Pet r o leu m
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v er i sy t: c iS en c& T e ceh n o l o yE dgi t i on 2 0,1 ,53 ( 2 7) : 51 9—1 4.6
+
收稿 日 期2:0 1 3 - 90— 0 2
絡網 版出 間 :時20 1 5 — 02 — 2 3
通 作 者信 :韓傳 軍,E .m i a l h a:n c h u a n ujn 1 @ 2 .6c o m
基 金項 :國家目 自然科 學基 金 5(1 4 4 718 )0。
2第期
韓
軍傳 ,: 等粗糙 表面滑動過程 中在摩擦的生 熱 研 究
_
龜 姆
163
體 表 面 的最 高 溫 隨升運 動時 間 變 歷 程化 雖 然 。初
律 。
見 可,二 者 隨摩擦 因數 的增均大 而增 加但是。,
始壓量入同,不但最高 溫變度化歷第經一個階段的
時 間較 為 接近 , 基 本均 在0. 0 5 ms 時 溫 刻度曲線 發(fā) 生變突。壓人 量 越 大 ,粗 糙 表 面體溫 度達到 近似 平 衡 態(tài)狀時 的 溫 值 就度 越大 , 即在 滑移 過 中產 程生 的熱 量 越多 ,而 且 度溫 值第 二 在 個段 階增的長量 也 略 大 。圖 為 19 ms刻時粗 糙 體表 面最大 等 效 應 力 和 接 觸 力 應隨初始 壓人量 變 的化 ,初 始 壓 入量 對 二者
著摩擦隨數因增的大, 最大 等應效 力的增量更長 ,大
明摩說擦 因 對 等數效應 力 影的響大 于 對接其 觸應
的影 力響。
1 6 O
12 0
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贈
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應力值的影響 規(guī)律基本同相 它們與,壓入近量似 成線性
關 系 。
O
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間時歷程 /sm
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不 0同摩 擦因數 的溫下 變化度 程
歷 iFg .1 0 T mpee rat u r e c h a g i nng c o u r s eu dn e r d if f r een t fr i c t ion c o e cif i e nt s
越
贈
時 歷間 程/ms
量 圖8不 同壓 入 下量的溫變化 歷程 度
iFg . 8 e mpT e ra tu re ch a n gin g co u rs e u nd e 。颍洌 f r e ne tpr es s ur e it n kae s
摩
因數
擦圖 1 不1同摩 擦 數因的應力下
F 值 ig . 。保 S tr e ss se un d e rd iff ree nt f r ict i on c eoi cf ei n t 。
4
結 論
壓八 量
/ p m
(
1 ) 粗 體糙的 熱 量 要 主 中在集滑動 表 面,粗 糙 體表 面 微 的凸 上 體現出局 部高 溫區(qū), 而且 滑 移 過程
圖
9不 同壓 入量 下 的 應 值
F力 i .g9 Str e ss e s und er idfe r net p e sr su r e。 nta k es
- 3 摩 擦 因數 的影 3響分析
中微
體凸的應力 高偏 區(qū)了向滑移方向側 一,與 態(tài) 靜觸接 應力 分 布不中同 。 ( )2粗 體表糙最高面溫度隨運動時間的 變過化
程 可 為分 劇急增長 和緩 慢 長增兩 個階 段。 對相運 動
征兩摩擦表表摩面擦狀的一態(tài)重個要參數是就 摩 因數擦, 它直影接接響觸面間的摩之生熱擦量和 接 觸
應力 小 大圖。 10為兩接 觸 表 面的 摩擦 因 數不 同時 , 粗 糙 體表 的最面高 溫 度變化 曲線 。 摩擦 因數
大越 , 時接 觸面之 間產 生的 熱 就 量越多 , 溫 度 變 化
度速高 ,越 最溫度在第高一變個化階段 持續(xù)位的
移就量 越 大 ; 用采不 同壓的 人 量 時,溫 度 化變 的第 個一階段 續(xù)持 的 間基 本均時 O . 0 5為 ms ;著摩隨 擦因數 的 大增, 溫 度變 的化 第一個階段 持續(xù) 的 時間 略 長 ! ( 3) 糙粗體 表 面 的最 大 觸 接 應力 與等效 應 隨 力 著 動運速度 的 增大 而增大 ;初 始 壓 量人 粗 糙 體 與表
的 一 第 階段持 個續(xù) 的時間 略 長 當摩。擦 因 數別 分 0為. 1, 0. 2 ,0 3-和 0. 時4, 第 階 一 段的持 續(xù) 時間 分別 對應 為0 . 0 , 50. 8 0, 0.1 1 和 0. 14 sm 。 同時在 該 階 段的 度溫增 長率 也 越 大 ,溫度 在 二個第階 段 的 化 量變 也 隨 擦 因數 的增 摩而增大 大。 圖 11為 。保 s時 糙 體 粗 最的大 等 效 應 力 和接 應 觸 隨力 擦摩 數 的因變 規(guī) 化
最面等大效應力接和應觸值力近呈似性變化 線; 摩
擦 數因 對等效 應 力 值 的影響 大 于 對 接其觸 應 力 的值
影響。
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