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热力耦合下微接触点塑性应变沿深度变化分析
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:2014
  • 页码:97-103
  • 分类:TH117[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]福州大学机械工程及自动化学院,福州350116
  • 相关基金:国家自然科学基金(51175085,51205062); 福建省自然科学基金(2011J01299); 福建省教育厅(JA11029)资助项目
  • 相关项目:覆膜基底与微悬臂梁间粗糙面重复冲击接触-分离的动态接触特性分析
中文摘要:

在考虑粗糙实体弹塑性变形、热力耦合、微凸体间相互作用和摩擦热流耦合等影响下,运用有限元法数值模拟具有三维分形特性的粗糙面与刚性平面间滑动摩擦过程,分析了粗糙实体接触凸点塑性变形随深度变化情况。发现:在速度的突变和闪点温度形成时,摩擦接触表层等效塑性应变增大明显;在这一摩擦表层,过不同接触点的纵向剖面塑性应变沿深度分布不同:有的是接触表面塑性变形最大,有的是在接触微凸体表面下某一深度塑性变形最严重,而接触凸点表面的塑性应变稍小些。这与相关文献用SEM研究干摩擦后金属摩擦表层变形照片后发现的结果一致。滑动摩擦过程中,金属粗糙摩擦接触表层塑性变形的不断累积,将会导致材料表层中的夹杂或微观缺陷周围萌生微孔和裂纹源。

英文摘要:

A thermo-mechanical coupling model for a rigid flat plane and an elastic-plastic rough surface based on three-dimensional fractal theory is established. The model considers the elasto-plastic deformation of the rough solid, the interaction between asperities, and the heat flux coupling between the sliding surfaces. By using the finite element method, the frictional sliding process of the rough surface and the flat plane is simulated. The plastic deformation varied with depth on the contact asperity of the rough solid are analyzed. The numerical results from the analysis and simulation show that the equivalent plastic strain on the frictional contact surface layer increases obviously when the relative sliding velocity changes suddenly and the instantaneous flash temperature emerges. On this frictional contact surface layer, through the different contact asperity, the distribution of the plastic deformation varied with the depth is different. The maximum equivalent plastic strain may be located on the contact surface or in some depth under the contact surface. These results are validated by experimental observation results available in the literature. The experimental results are obtained by studying the surface layer deformation photograph of the metal after the dry friction. The plastic deformation on the frictional contact surface layer accumulates during the frictional sliding, which will result in the micro-hole and the crack source around the micro-defects on the contact surface layer.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603