【摘 要】
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水下传动装置结构精细,其金属配合面间隙极小,服役过程中多类金属磨粒挤入配合面,引起传递装置损伤乃至失效.磨粒具有复杂几何特征且包括裂纹等初始损伤,海洋环境下配合面因腐蚀产生形貌变化,因此,结构传动中磨粒与配合面存在复杂的细观应力场,磨粒破碎和配合面损伤累积使结构传动性能逐渐下降,为更直观反映各因素共同作用下结构运动与破坏过程,应充分考虑磨粒与配合面特征,将细观复杂应力场下材料退化与结构运动相耦合,实施建模和模拟.本研究采用韧性金属多轴应力损伤演化模型,在磨粒三维球形分形模型中引入初始裂纹,在配合面中引入腐
【机 构】
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中国船舶重工集团公司第七一三研究所河南省水下智能装备重点实验室,河南郑州 450015;中国海洋大学,海洋工程系,中国 青岛 266100
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水下传动装置结构精细,其金属配合面间隙极小,服役过程中多类金属磨粒挤入配合面,引起传递装置损伤乃至失效.磨粒具有复杂几何特征且包括裂纹等初始损伤,海洋环境下配合面因腐蚀产生形貌变化,因此,结构传动中磨粒与配合面存在复杂的细观应力场,磨粒破碎和配合面损伤累积使结构传动性能逐渐下降,为更直观反映各因素共同作用下结构运动与破坏过程,应充分考虑磨粒与配合面特征,将细观复杂应力场下材料退化与结构运动相耦合,实施建模和模拟.本研究采用韧性金属多轴应力损伤演化模型,在磨粒三维球形分形模型中引入初始裂纹,在配合面中引入腐蚀坑/面,建立磨粒-配合面的破坏-运动耦合模型,计算发现含裂纹磨粒挤入含腐蚀配合面后应力三轴度更快速增大,配合面转动数周后即出现凸峰与沟犁,而且各类损伤间存在连通趋势,使结构传动能力快速下降.基于韧性损伤的细观磨粒磨损与宏观传动装置统一的模拟方法,实现了海洋环境下小间隙配合面磨粒磨损计算,有效预测了传动装置性能退化过程.
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