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磨损失效是引起机械设备发生故障的一种基本类型,它不仅会导致能源的损耗,材料性能的降低,设备运行的机械效率减小,而且还会导致设备寿命的缩短、导致机械零件的频繁更换和报废等诸多问题,对国民经济造成极大的损失。本文从以土壤动物蚯蚓体表形态为仿生学基础的角度出发,以标准试件作基准,设计了3种不同尺寸的仿生多孔形结构试件,选用L9(34)表头进行正交优化设计,利用Fluent和ANSYS Workbench对仿生多孔试件和标准试件进行三维流固耦合分析,获得标准试件和仿生多孔试件转动磨损过程中的等效应力、节点接触摩擦应力和节点接触压力,并进行对比分析,揭示了仿生耐磨技术提高耐磨能力,改善润滑状态的机理。
由于摩擦机理本身的复杂性,在一定的温度和时间情况下,通过MMW-1立式万能摩擦磨损试验机进行了以牛血清作润滑剂的摩擦磨损试验研究,考察仿生多孔试件的孔直径、转速和压力载荷对磨损量的影响效应,并分析了其耐磨机理。
数值模拟与实际的摩擦试验存在着一定的联系,本论文试图以等效应力、节点接触摩擦应力以及节点接触压力与磨损量的趋势图进行对比研究,来验证二者的符合程度,考察本论文研究方法的可行性。
本研究将仿生多孔结构应用到摩擦副上,对提高其耐磨性能、改善润滑状态,有着十分重要的参考价值。