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滑动摩擦过程弹性/弹塑性变形对粗糙实体热力的影响

黄健萌  高诚辉  
【摘要】:基于Weierstrass-Mandelbrot分形函数实现对粗糙表面的三维数字化表征,并通过实验测定实际工程粗糙表面的粗糙度参数确定其结构尺寸参数。在此基础上,考虑摩擦接触体的热力耦合、邻近微凸体间的相互作用和影响、摩擦界面摩擦热流耦合等的影响,建立粗糙实体与理想平面实体间滑动摩擦模型,并运用有限元法数值模拟粗糙表面直线滑动摩擦,分析讨论了弹性粗糙实体/理想平面刚性体(ER)、弹塑性粗糙实体/理想平面刚性体(PR)两种不同接触特性下粗糙实体热、力分布规律。结果发现在滑动速度突变的瞬间,粗糙实体摩擦表面的瞬时最高温度、接触压力等会发生突变;而匀速滑动过程中,摩擦表面最高接触温度在波动中缓慢上升,而最大接触压力、摩擦力和接触面积等则在一定范围内波动。弹性接触(ER)中接触压力、摩擦温度要比弹塑性接触(PR)来得大,而接触面积则小得多。可见在分析摩擦过程中粗糙实体热、力问题时,是否考虑粗糙接触体的弹塑性变形对结果是有较大影响的。

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