基于修正Archard模型非连续接触的浮动球密封结构磨损行为研究

针对不连续接触磨损问题,以硬密封浮动球阀中浮动球密封结构为研究对象,将欧拉-拉格朗日耦合法(CEL)、全局网络重构法(ALE)、修正Archard模型与硬密封条件下的数值计算模型相结合,利用Abaqus子程序UMESHMOTION,实现对非连续接触密封结构的磨损仿真分析,探究流体介质压力、启闭速度及密封面宽度等对密封面磨损特性的影响规律,揭示不连续接触条件下的磨损机制;提出密封结构接触面全局磨损量均值(GWA)的评价方法。结果表明:非连续接触形式下,磨损较大位置出现应力集中;启闭速度和密封面宽度对密封面磨损影响较小;当V_(oc)为2 mm/s时GWA最小;当b_(m)为3.0 mm时GWA最小;流体介质压力对密封面磨损影响较大;非连续接触的磨损机理主要是磨粒磨损和疲劳磨损。研究结果可为不连续接触结构的优化设计提供理论基础和技术支撑。

基于Archard磨损模型的二元颗粒球磨机衬板磨损分析

作为球磨机的主要易损部件,衬板在运行过程中会受到钢球的连续冲击和挤压摩擦导致磨损。基于Archard模型,针对球磨机内5 mm和10 m两种尺寸的介质,在无衬板、不同衬板形状、衬板高度条件下进行了等数量混合的模拟,旨在深入研究这些不同状态下颗粒的运动行为及其对衬板磨损的影响。通过这一研究,期望能够更深入地理解球磨机衬板的分层和磨损机理,进而优化衬板性能、提高磨机效率,并减少球磨机衬板的磨损。经过模拟仿真,得出以下结论:1)颗粒分层现象源于端盖效应和提升条对不同颗粒提升能力的差异。在无提升条时,小颗粒因轻而集中在筒体中心,大颗粒则因重而分布于外围。引入提升条后,小颗粒趋于在筒体两端聚集,形成新的轴向分布,而大颗粒分布相对稳定。2)矩形提升条相比梯形更易导致衬板磨损,但提升条高度增加时,筒体摩擦磨损减小。这模拟结果受限于Archard模型,因其未考虑冲击磨损的影响。

基于ARCHARD磨损模型的WR-CVT非连续接触钢丝绳磨损研究

针对WR-CVT(Wire rope continuously variable transmission)弯曲段钢丝绳更易磨损问题,以6×7+IWS(Merallic wire strand core)钢丝绳为研究对象,基于Archard磨损模型结合自适应网格技术,建立WR-CVT钢丝绳非连续接触磨损有限元模型,研究磨损对钢丝绳接触压应力以及滑移幅值等接触参量的影响,并进行了试验揭示磨损机理.结果表明:随着磨损的作用,钢丝间接触区域不断增大.最大磨损深度出现在钢丝绳与绳槽边缘接触处,此处钢丝接触压应力较磨损前显著减小,滑移幅值和磨损深度在不断增大,接触压应力集中点沿钢丝轴向不断移动,接触区域形貌逐渐形成扁平状,磨损机理为磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损.

涂层锆合金包壳管切向微动磨损数值预测模型研究

为建立涂层锆合金包壳微动磨损的有限元计算分析模型,预测切向工况下的最大磨损深度,基于包壳-格架的实际几何特征建立了涂层锆合金包壳-刚凸接触系统的有限元模型,采用Archard磨损模型计算磨损量,结合ABAQUS的ALE功能和UMESHMOTION子程序模拟磨损过程。根据微动磨损试验结果分析磨损系数随磨损周次的变化情况,并拟合其函数关系。有限元计算的最大磨损深度和最大深度的位置与试验结果相符,表明所建立的模型可用于涂层锆合金包壳切向微动磨损最大深度的预测。

基于Archard修正模型的角接触球轴承磨损有限元分析

在分析轴承受力和运动的基础上,研究了轴承运行时球与滚道接触区的滑动,计算了一定条件下接触区滑动速度的分布,指出了球在滚道上运动时纯滚动点的存在。开展了球盘摩擦磨损试验,得到了轴承钢在边界润滑条件下的摩擦因数和磨损系数。利用有限元方法和Archard磨损计算模型,建立了球与内圈磨损的仿真计算模型,并分析了运行时间、径向载荷、接触角等因素对轴承磨损的影响。

轮胎活络模具Archard磨损模型系数的修正

以实验室磨损试验为基础,进行磨损数据的采集、整理、分析,并通过Deform-3D进行有限元模拟,将实测数据与模拟数据进行对比。依据对比结果对磨损数学模型的系数进行修正,最终确定符合实际条件的磨损数学模型。。

基于修正Archard模型的聚醚醚酮磨损数值模拟

基于端面摩擦磨损实验,研究了摩擦条件对聚醚醚酮(PEEK)磨损率的影响,并以此建立了PEEK的修正Archard磨损计算模型。结合有限元分析软件与网格自适应处理技术,该磨损计算模型被用于实现PEEK在多种摩擦工况下的仿真与预测模拟,模拟结果与试验结果吻合良好,说明提出的磨损模型与数值模拟方法的合理性,适用于PEEK在复杂接触条件下的磨损预测。

磨损导致接触角变化对滚柱导轨副Archard模型的修正与仿真

磨损导致了滚柱导轨副中滚柱接触角的变化.通过分析受压导轨滑块的形变特征,推导磨损量和受压变形共同导致接触角的变化模型.修正了Archard磨损模型,分析出随着磨损的发生,滚柱导轨副的上、下排滚柱接触角同时逐渐变小,使得上排滚道磨损有增大趋势、下排有减小趋势.为后续的滚柱导轨副精度退化研究奠定了基础.

基于Archard模型的机床导轨磨损模型及有限元分析

机床导轨的磨损是导致机床精度降低或丧失的重要因素。针对机床导轨磨损深度的预测问题,提出了一种基于Archard模型与有限元模拟试验的机床导轨磨损分析方法。该方法基于修正的Archard模型形成一种磨损深度的计算公式,并采用一种离散化计算方法进行求解;结合ANSYS软件,提出机床导轨磨损有限元分析模拟的方法及流程;最后,以车床滑动导轨为例,用有限元试验方法对机床导轨的磨损过程进行模拟分析,得到磨损深度关于磨损次数的计算公式,其结果表明:机床导轨磨损深度的仿真模拟值与实际值具有一致性。

井筒内受压管柱屈曲后磨损预测的子模型法

针对井下管柱发生屈曲后导致管柱磨损加剧问题,基于子模型法,建立受压屈曲管柱与井筒接触磨损模型,引入Archard模型计算管柱的磨损深度,同时采用移动接触边界节点法描述管柱表面材料的去除过程,避免了网格畸变引起计算不收敛问题,并预测了管柱在不同受压载荷及环空间隙的磨损量。结果表明,管柱发生正弦屈曲,磨损部位较少,且受压载荷及环空间隙对管柱磨损影响较小。管柱发生螺旋屈曲,磨损部位较多且连续,受压载荷及环空间隙对管柱磨损影响较大。为井筒内受压管柱屈曲后的磨损预测提供一种计算方法。

基于Archard磨损理论的滑动导轨磨损率预测模型研究

以机床滑动导轨副典型工况下的载荷和速度为变量因素,采用正交实验设计方法,进行销盘磨损实验,研究滑动导轨副在干摩擦条件下的磨损规律。参照经典的Archard磨损公式对实验数据进行回归并修正,得出相应的磨损率的回归公式。将该回归公式和Archard公式计算结果与实验数据进行对比,得出该回归公式能更好地预测导轨副的磨损率。

基于Archard磨损理论的盘形制动修正指数优化

基于Archard磨损理论,以磨损率计算公式的修正指数(压力指数m和速度指数n)作为研究磨损和摩擦应力的响应参数,利用ANSYS有限元软件,建立制动盘-闸片简化模型;通过Box-Behnken试验设计方法和最小二乘法,拟合出影响Archard磨损模型修正指数的目标函数响应面模型,对轨道列车盘形制动磨损行为进行非线性分析,并约束制动盘接触应力和摩擦应力,制定修正指数优化原则;分析制动初速度和压力对制动盘磨损的影响。结果表明:速度指数n对列车磨损值影响较大,模型优化后的最优修正指数为压力指数m=0.97、速度指数n=0.96,基本满足磨粒磨损试验理论值m=n=1;施加不同的制动压力和制动初速度时,制动盘表面摩擦应力和磨损深度在摩擦半径处呈周向递减,制动初速度对制动盘摩擦应力影响不大;当制动盘在较大制动压力作用下时,盘面出现严重挤压,摩擦应力随之增大。

蒸汽发生器管板间滑动磨损行为实验和模拟研究

针对405合金支撑板与Inconel 690合金传热管间的滑动磨损行为展开了实验研究,讨论了不同载荷和循环次数对管板间磨损情况的影响,并基于磨损表面微观形貌研究了管板之间的滑动磨损机理。基于ARCHARD磨损模型与ABAQUS自适应网格技术建立了405合金支撑板与Inconel 690合金传热管之间的滑动磨损计算模型。结果表明:当传热管发生滑动磨损时,其表面的磨损机理主要包括黏着磨损和磨粒磨损;该模型能够较为准确地预测磨损面的轮廓形状以及磨损体积随载荷和循环次数的变化规律。

基于Archard理论的浮动密封结构磨损特性试验研究

管线闸阀工作过程中,常常会因密封接触面的磨损而导致其密封失效。针对这一问题,以代号为Z943Y-300Lb的高压管线平板闸阀为例,对其浮动密封结构的磨损特性进行了理论推导、仿真分析和试验测试研究。首先,运用了任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法和Archard磨损模型,对浮动密封结构启闭后的接触面磨损厚度进行了理论推导;然后,根据浮动密封结构特点,提出了以全局磨损量均方根值(RMS)为评价指标的方法;接着,利用ABAQUS软件,对浮动密封结构进行了摩擦动力学仿真分析,并研究了不同启闭次数、密封面宽度对浮动密封结构磨损特性的影响问题;最后,采用最小二乘法建立了高压管线平板闸阀密封面磨损量预测模型,预测磨损等厚度时所允许的磨损寿命,并根据试验测试结果对仿真结果的准确性进行了验证。研究结果表明:相对于其他区域,区域Ⅰ、区域Ⅱ的磨损量较大;启闭速度对闸阀密封结构的磨损寿命影响较大,随着启闭速度的增加,密封结构的区间磨损寿命呈现先增加、后减小的趋势;启闭速度为210 mm/s时,闸阀密封结构的磨损寿命最大;在一定的范围内,其磨损寿命随着密封面宽度增大而增加。该研究分析可为闸阀密封结构的优化设计及寿命预测提供理论基础。

闸片摩擦块排列方式对高速列车制动盘磨损深度的影响

制动盘的摩擦磨损是高速列车盘式制动工作失效的重要原因,且摩擦块的排列方式是影响制动盘最大磨损深度的重要因素。为研究摩擦块排列方式对制动盘最大磨损深度的影响,考虑摩擦温度、接触应力和相对滑移速度在制动过程发生变化,基于Archard磨损模型进行修正,利用ANSYS有限元仿真软件,建立制动盘-闸片三维瞬态模型,采用列车在通过42号道岔紧急制动时的工况,仿真计算不同摩擦块排列方式下制动盘摩擦面的最大磨损深度。分析最大接触应力,提出“应力磨损因子”参数,用来表征应力对最大磨损深度的影响。提取径向节点磨损深度,分析摩擦表面的磨损形貌,给出摩擦块不同排列方式对制动盘磨损深度的影响规律。研究成果为改善制动盘磨损提供理论依据和新的思路,为今后铁路制动系统闸片结构的设计提供借鉴。

基于Archard磨损模型的采煤机行走轮磨损特性研究

为了研究采煤机行走轮齿廓磨损规律,提高采煤机行走轮的使用寿命。以某型号采煤机行走轮、销齿作为研究对象,基于Archard磨损模型建立了采煤机行走轮齿廓数学磨损模型,使用ABAQUS软件、Fortran语言编写的能够计算行走轮齿廓各点磨损深度的Umeshmotion子程序和ALE自适应网格技术对行走轮、销齿的啮合运动进行仿真,得到了行走轮齿廓各点的磨损深度、滑移距离以及应力云图,分析了行走轮齿面磨损特性,探究了啮合次数对齿面磨损的影响规律。研究结果表明:采煤机行走轮与销齿啮合过程中,齿根处接触应力最大,滑移距离最大,磨损最为严重,齿顶处磨损次之,节点处磨损最小。齿根处磨损最严重是因为行走轮齿根处与销齿的圆弧段啮合,导致齿根处产生的滑移距离较大,并且圆弧啮合阶段属于初始啮合阶段,这一阶段处于单双齿交替啮合时期,会对行走轮造成冲击,行走轮受力增大,导致行走轮齿根部磨损最为严重。行走轮齿廓磨损趋势为先增大再减小,再增大后减小,2个峰值为单双齿交界处。随着啮合次数的增加,磨损体积非线性增加,但磨损速率逐渐降低。

考虑中心距安装误差下的齿面磨损特性分析

以重合度为1~2之间的定轴渐开线直齿轮为研究对象,基于Archard磨损模型数值仿真齿面磨损的分布规律,研究齿轮中心距安装误差对齿轮啮合过程的影响,揭示中心距安装误差对齿面磨损的影响机理。结果表明:在0.1%的中心距误差下,中心距的增大会使齿轮的重合度下降,啮合区域变小,啮入点的位置远离齿根,从而减小齿面磨损。

轴流转桨式水轮机桨叶枢轴轴套磨损特性分析

针对自动发电控制调节下轴流转桨式水轮机桨叶枢轴轴套磨损严重的问题,基于ABAQUS仿真平台,通过Fortran语言将Archard磨损模型嵌入到UMESHMOTION磨损子程序中,结合ALE自适应网格技术控制节点位移,建立轴流转桨式水轮机桨叶枢轴轴套磨损模型。研究结果表明:接触压力过大的桨叶枢轴外轴套磨损程度明显高于内轴套;更换耐磨性更好的材料虽可以一定程度上减少轴套磨损,但大跨度、短时间的负荷调节,仍然会使设备磨损严重。这一研究为有效控制和减少机械部件磨损提供了一定的参考。

曲轴锻造模具Archard磨损模型系数修正及视觉验证

热模锻模具在实际生产过程中由于受到交变应力的影响,受力情况复杂且服役环境相当恶劣。基于Archard磨损模型,通过典型曲轴锻造模具的有限元模拟结果与实际磨损量的对比,计算出磨损模型的磨损系数K值,从而获得适合曲轴热锻生产的修正Archard磨损模型;通过修正后的Archard磨损模型预测模具寿命,并基于机器视觉系统对模具的磨损失效进行判断。结果表明:K的修正值为1.425×10^(-7),与实际测量值的吻合度达91.47%,预测寿命为6351件,与实际生产情况6400件相吻合;对磨损失效模具进行了机器视觉判断,验证了机器视觉技术在锻造模具磨损检测方向的可行性。

微动磨损形貌与接触应力场耦合机制仿真分析

微动磨损是影响机械关键结构的主要失效形式。为研究磨损形貌和应力场的演化过程及耦合机制,利用ABAQUS软件建立柱面/平面有限元接触模型,并基于Archard磨损公式对微动磨损形貌与接触应力场演化过程进行仿真,进一步对微动磨损过程中磨损形貌和应力场的耦合机制进行分析。仿真结果表明:局部滑移下,磨损形貌呈“W”形,随着循环次数增加,接触宽度和磨损深度略有增加,接触区最大正应力和切应力略有增大;全局滑移下,磨损形貌呈“U”形,随着循环次数增加,磨损形貌显著变宽、变深,接触区正应力和切应力的应力场分布逐渐变宽变扁。