【摘 要】
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TC4钛合金具有良好的综合性能,比强度高、密度低、耐蚀性能好等优点,被广泛应于航空航天、工业设备制造等各大工程领域,但是由于钛合金的耐磨性较差,对微动十分敏感,这一缺点制约了其在各领域的进一步发展与应用。针对TC4钛合金微动磨损的研究大多集中在试验研究,因此,本文通过试验与有限元模拟相结合对微动磨损的规律进行了探究,探究在不同微动参数下微动磨损的变化规律,试验结束后,通过摩擦系数,试样接触表面的磨
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TC4钛合金具有良好的综合性能,比强度高、密度低、耐蚀性能好等优点,被广泛应于航空航天、工业设备制造等各大工程领域,但是由于钛合金的耐磨性较差,对微动十分敏感,这一缺点制约了其在各领域的进一步发展与应用。针对TC4钛合金微动磨损的研究大多集中在试验研究,因此,本文通过试验与有限元模拟相结合对微动磨损的规律进行了探究,探究在不同微动参数下微动磨损的变化规律,试验结束后,通过摩擦系数,试样接触表面的磨损形貌以及磨损体积进行分析,分析了TC4钛合金在不同微动参数下的损伤机制,并建立了微动磨损有限元模型,对ABAQUS帮助文档中给出的UMESHMOTION子程序进行编写,以此来控制接触表面节点的实时更新,探究微动磨损的规律,并得出一条临界曲线来区分微动磨损的两种滑移状态,同时针对摩擦系数建立了有关摩擦系数实时变化的有限元模型,探究了摩擦系数的实时改变对微动磨损的影响。本文主要研究内容如下:1、研究了TC4钛合金在不同微动参数下微动磨损的规律,发现了在相同的法向载下,微动磨损的运行状态随着位移幅值的增大,逐渐由部分滑移区向完全滑移区进行转变,微动磨损的程度会随着位移幅值的增加而变的剧烈。而微动处于部分滑移区时,微动磨损给材料造成的损伤程度要小于完全滑移区。2、在完全滑移区,通过试样接触表面的磨痕可以发现主要为磨粒磨损、疲劳磨损,并且摩擦系数波动剧烈。在部分滑移区,可以发现接触区域的磨损机制以粘着磨损和疲劳磨损为主,摩擦系数较为稳定。在相同条件下,部分滑移区的磨损量要远小于完全滑移区。3、通过有限元模拟软件的分析,在Fortran语言的基础上对UMESHMOTION子程序进行了编写,分析在不同的位移幅值和法向载荷下,拟合出一条临界状态曲线来区分部分滑移区与完全滑移区,在相同条件下,可以发现在部分滑移区接触中心的相对滑移距离为零,磨损量远小于完全滑移区。4、分析了摩擦系数对微动磨损有限元分析结果的影响,建立了定摩擦系数与变摩擦系数的微动磨损有限元模型,在摩擦系数的磨合期与稳定期,发现两种有限元模型得的结果存在差异,在部分滑移区定摩擦系数模型的磨损深度较大,但磨损体积小于变摩擦系数模型;完全滑移区,变摩擦系数模型的磨损深度与磨损体积均大于定摩擦系数模型。
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