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含多粗糙峰涂层等效应力的有限元分析
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:0
  • 页码:101-106
  • 分类:TG174[金属学及工艺—金属表面处理;金属学及工艺—金属学] O242[理学—计算数学;理学—数学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学机械工程学院,大连116024
  • 相关基金:国家自然科学基金(90923022 51075052); 大连市科技计划(2008A14GX242)资助项目
  • 相关项目:外加电场诱导晶界/位错优先蚀除法构建超疏水表面微/纳米结构基底的基础研究
中文摘要:

研究刚性平面与含粗糙峰涂层在二维与三维模型下的弹性接触问题,采用有限元法分析涂层弹性模量比、涂层厚度、粗糙峰间距、刚性平面压下深度对涂层粗糙峰表面、涂层/基体界面分布及基体等效应力分布的影响。计算结果表明压下深度对三维涂层粗糙峰表面最大应力的影响最大,涂层厚度、涂层/基体弹性模量比、粗糙峰间距的变化对应力值影响逐渐减小;增大涂层厚度、减小压下深度和粗糙峰间距、降低弹性模量比会使得三维接触模型最大等效应力值显著降低;增加涂层粗糙峰数和涂层厚度、同时降低涂层弹性模量有助于提高涂层/基体界面结合强度。相对于二维接触模型来说三维接触模型在粗糙峰表面的等效应力增大,造成这种变化的主要原因是由于涂层表面粗糙峰之间的等效应力叠加引起的。该研究为涂层粗糙峰及涂层/基体界面强度的应力分析提供依据。

英文摘要:

The elastic contact models for two-dimensional and three-dimensional multi-asperity coating surface with rigid plane are studied.The changes of elastic modulus ratio,coating thickness,spacing of asperity and indentation depth are studied for the stress distribution on asperity surface,coating/substrate interface and substrate surface by using finite element method.The results show that the indentation depth has the greatest influence on the maximum surface stress of 3D coating asperity.The influence of coating thickness,coating/substrate elastic modulus ratio,and spacing of asperity on the stress value decreases gradually in 3D contact model.Decreasing elastic modulus ratio,indentation depth,spacing of asperity and increasing coating thickness will obviously reduce the maximum equivalent stress value of the 3D contact model.Increasing coating asperity number and coating thickness while reducing coating elastic modulus will help to improve the coating/substrate interfacial bonding strength.Equivalent stresses of 3D contact model are greater than 2D model.These changes are ascribed to the stress superposition between the asperities.The research provides basis for the stress analysis of coating surface asperities and coating/substrate interfacial strength.

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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