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粗糙表面在滑动过程中的摩擦生热研究
西南油大 学石报 学 (自科 然版学 )2 0 1
年5 4月 第 37 第卷 期 2J ou r an l o fS ou th w set P e tr o l eu mUn i ve rs it y S c( ein c e T& c eh no l o g y E d i it o n) 钭 挥
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图中分类 号: TE 93 4
文 献 标志码 : A
粗
糙表面滑在动过中程的摩擦热生研究
传 军 , 张韩 , 梁 杰政
西 石南 大学 机油电 程工学 院 , 川四成 都 6 1 0 500
摘
要
:研为究粗糙 表 在 面滑摩擦动过程 的中热力 动问学 , 题基 于 — W( Gr e eG nw oo d- W i ll a is mon ) 型模 ,建 了立一 个
含形微球凸 体粗表糙面与理 想 面平 滑动的触接模 。型使用有 限元法对 模该型的 滑摩擦动 程过行 了热进耦合计机 , 并研算 究了相 对滑动 度速、 初始 压 入量和摩擦因数 粗糙 体对升 、 温效等 应和接力 应触力的响影。 果结表明 ,粗 糙体表面
温 度 化变历 程 分 可为 剧急增 长 和缓 慢增 两 个长 阶段 微;凸 体上 出现 局 部 高 温 区, 且 其高应力 偏区向 滑 移 方 向 一 ; 相
侧对运
速度越动高 ,温 度程 第一历 阶段 个对 的应位 移量越就 大 ; 同初不压入 始量下 温度,程 历一 阶第 的段持 时续间本基
为0
. 0 ms 5;粗糙 的最大体等应效力和接 触力应随着压均入量和摩擦因 数的大增增而大 。 键词关:粗糙 表; 滑面动 ; 接触 ;有限元法 热机;耦 合
S tud y o n F r ci t i nao l H e at i n g of Ro u h gS ur f ace i n t he l S i ding Pro c e s s H
an C hu a n u j n Z ,ha n g J e , iLi a g n h Ze ng
S hco ol o f eMc h n i caa l E g i nne e r ing , oS t h weus t Pe t ro l eu m U n i ve rs i yt Ch ,e n dgu, S i c h au n 6 1 050 0 , C h n ai
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sl di n gi c no ta ct omd e l a b sed no —GW (G r ee n wo od— W i ll ia ms on ) m od e1 . I t nh e omd el ,t he tw o s li di n g su f r a c es w e re s im
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r f cit i o n p ro c e ss a nd t e m p rea t u re a nd s r et s s di t rsi b u t io n o fth e r o u g h b doy we re d is c su sed i n t h e p pae r . The t mpe er a t u re r i se , th e e q ui v ale nt s t e rs s an d o cn ta c t s t ers s e wre a n a ly z d eu nde r d i fe r e n t r ela t i e v s i l d ing v el o c t iie s, i n it i a l p r s esu r e i t a nke s a n df ri tc oin c o e i fci e t s .nT he r e s u tl s s h o wth a t t he c h a ngi n g p r o c es s f o t he h i g h e ts t epme a t u rr oef t he ro gu h b doy wi t h t h e m voe m en t t i e m c a n b e d i v i e d di n t o s a hr p
nad s l o wg r o wt h ts g e . aT e h hi g h e r t h ere l t aiv e s i dli n g v l oe ci y. tt eh g r e a t er t h e i dsp l a e me cn t u n edr t e hh i hge st t me p e art u r e i n t h e i r s f t s tag i es. T h e d r uat io n s fo th e rif s t t e mp e r at u er c ha ngi ng s t a g e r ea nea lry 0. 05 ms u dne r d i fe r e nt i n t iia l p r e s u r e s int a kes . Th e m ax i m mu e q i u v a e lnt s t re ss an d con t ac t s t re s s of r o u gh b o y d i nc re a e wsi t h t h e in r e a cse fo t eh i ni t ia l p r e ss u r e n t i k e a an d f i rct i o n co ie c if net .K
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传 军韩, 张, 梁 杰.政 糙 表粗面 在滑 过动 程 的中摩擦生 热研 究 f J]. 西南 石油大 学学 报: 自科学然 版 , 2 01 ,5 37 2 ) ( :15 9 - 1 6 4
Ha n Ch u a j u nn, Zh a n g J e ,iL a i g n Zh en .g S u t yd o n F r ic t i o nal He a ti ng o f R o u g hSu r f ca e n i th e S li id ng r oP ecs s [ J .] Jo u r na l o fS o u t hw e s t Pet r o leu m
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v er i sy t: c iS en c& T e ceh n o l o yE dgi t i on 2 0,1 ,53 ( 2 7) : 51 9—1 4.6
+
收稿 日 期2:0 1 3 - 90— 0 2
络网 版出 间 :时20 1 5 — 02 — 2 3
通 作 者信 :韩传 军,E .m i a l h a:n c h u a n ujn 1 @ 2 .6c o m
基 金项 :国家目 自然科 学基 金 5(1 4 4 718 )0。
2第期
韩
军传 ,: 等粗糙 表面滑动过程 中在摩擦的生 热 研 究
_
龟 姆
163
体 表 面 的最 高 温 随升运 动时 间 变 历 程化 虽 然 。初
律 。
见 可,二 者 随摩擦 因数 的增均大 而增 加但是。,
始压量入同,不但最高 温变度化历第经一个阶段的
时 间较 为 接近 , 基 本均 在0. 0 5 ms 时 温 刻度曲线 发 生变突。压人 量 越 大 ,粗 糙 表 面体温 度达到 近似 平 衡 态状时 的 温 值 就度 越大 , 即在 滑移 过 中产 程生 的热 量 越多 ,而 且 度温 值第 二 在 个段 阶增的长量 也 略 大 。图 为 19 ms刻时粗 糙 体表 面最大 等 效 应 力 和 接 触 力 应随初始 压人量 变 的化 ,初 始 压 入量 对 二者
着摩擦随数因增的大, 最大 等应效 力的增量更长 ,大
明摩说擦 因 对 等数效应 力 影的响大 于 对接其 触应
的影 力响。
1 6 O
12 0
p
80
赠
o4
应力值的影响 规律基本同相 它们与,压入近量似 成线性
关 系 。
O
0
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0
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0 6.8
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间时历程 /sm
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图l
不 0同摩 擦因数 的温下 变化度 程
历 iFg .1 0 T mpee rat u r e c h a g i nng c o u r s eu dn e r d if f r een t fr i c t ion c o e cif i e nt s
越
赠
时 历间 程/ms
量 图8不 同压 入 下量的温变化 历程 度
iFg . 8 e mpT e ra tu re ch a n gin g co u rs e u nd e rdi f r e ne tpr es s ur e it n kae s
摩
因数
擦图 1 不1同摩 擦 数因的应力下
F 值 ig . 11 S tr e ss se un d e rd iff ree nt f r ict i on c eoi cf ei n t s
4
结 论
压八 量
/ p m
(
1 ) 粗 体糙的 热 量 要 主 中在集滑动 表 面,粗 糙 体表 面 微 的凸 上 体现出局 部高 温区, 而且 滑 移 过程
图
9不 同压 入量 下 的 应 值
F力 i .g9 Str e ss e s und er idfe r net p e sr su r e i nta k es
- 3 摩 擦 因数 的影 3响分析
中微
体凸的应力 高偏 区了向滑移方向侧 一,与 态 静触接 应力 分 布不中同 。 ( )2粗 体表糙最高面温度随运动时间的 变过化
程 可 为分 剧急增长 和缓 慢 长增两 个阶 段。 对相运 动
征两摩擦表表摩面擦状的一态重个要参数是就 摩 因数擦, 它直影接接响触面间的摩之生热擦量和 接 触
应力 小 大图。 10为两接 触 表 面的 摩擦 因 数不 同时 , 粗 糙 体表 的最面高 温 度变化 曲线 。 摩擦 因数
大越 , 时接 触面之 间产 生的 热 就 量越多 , 温 度 变 化
度速高 ,越 最温度在第高一变个化阶段 持续位的
移就量 越 大 ; 用采不 同压的 人 量 时,温 度 化变 的第 个一阶段 续持 的 间基 本均时 O . 0 5为 ms ;着摩随 擦因数 的 大增, 温 度变 的化 第一个阶段 持续 的 时间 略 长 。 ( 3) 糙粗体 表 面 的最 大 触 接 应力 与等效 应 随 力 着 动运速度 的 增大 而增大 ;初 始 压 量人 粗 糙 体 与表
的 一 第 阶段持 个续 的时间 略 长 当摩。擦 因 数别 分 0为. 1, 0. 2 ,0 3-和 0. 时4, 第 阶 一 段的持 续 时间 分别 对应 为0 . 0 , 50. 8 0, 0.1 1 和 0. 14 sm 。 同时在 该 阶 段的 度温增 长率 也 越 大 ,温度 在 二个第阶 段 的 化 量变 也 随 擦 因数 的增 摩而增大 大。 图 11为 1m s时 糙 体 粗 最的大 等 效 应 力 和接 应 触 随力 擦摩 数 的因变 规 化
最面等大效应力接和应触值力近呈似性变化 线; 摩
擦 数因 对等效 应 力 值 的影响 大 于 对 接其触 应 力 的值
影响。
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