基于Archard模型的螺杆钻具十字万向轴啮合面磨损规律研究

十字万向轴对于螺杆钻具的扭矩与转速传递具有重要作用,然而十字万向轴的运动磨损使得传递效率大大降低。为探究十字万向轴啮合面的运动规律与防磨合金块的磨损规律,建立十字万向轴多体运动和合金块体积磨损量计算的联合仿真物理模型;依据赫兹接触理论和Archard磨损理论对仿真模型的接触边界条件进行设定,对磨损条件进行定义,研究共轭运动副啮合面之间的运动规律与接触力的变化规律;以多体运动仿真求解所得啮合面的运动路径和接触力峰值作为防磨合金块磨损分析的边界条件,研究不同结构形态对防磨合金块体积磨损量的影响规律。结果表明:当运动啮合稳定后,啮合面会产生沿着切向与轴向的合成方向做往复滑动摩擦运动,接触力呈现周期性波动规律;接触面不同结构形态与关键结构参数对合金块的磨损量有显著影响,采用凹双斜面结构可有效提升合金块的耐磨性。该研究可以为十字万向轴的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考。

基于改进Archard模型的往复机构循环磨损仿真分析

往复机构的健康状态对系统的可靠性和维护至关重要。以某型大口径舰炮发射系统的往复摆弹机构为具体研究对象,通过采用基于循环跳跃技术改进的Archard磨损模型,建立一套模拟往复磨损过程的仿真方法,实现了磨损过程的精确预测和分析。仿真结果表明:循环跳跃技术显著提高了仿真效率,减少了计算资源的消耗;由模型得到了磨损体积和接触压力的动态变化规律;模型预测的关键时间节点、磨损速率和磨损深度与实验情况相符,为往复机构的优化设计和维护策略提供了可靠的数据支持。

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理论的挤压次数对模具磨损量的影响分析

针对前次挤压对后次挤压的模具磨损有着显著影响,模具的总磨损量并不与单次磨损量呈简单的线性关系,将考虑温度影响的Archard磨损计算修正模型与有限元数值模拟分析方法相结合,预测铝合金挤压过程中模具表面磨损最严重的部位,建立该部位磨损量与挤压次数之间的确切关系,并由此提出一种考虑挤压次数影响的总磨损量计算公式。

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。

基于Archard理论的滚珠丝杠磨损预测

在数控机床等自动化设备中,滚珠丝杠副具有相对封闭结构特性。为了研究其磨损特性,基于Archard模型的增量形式建立了滚珠丝杠副的磨损模型,并通过分析滚珠丝杠副运转过程中的接触变形和接触角的变化,求出接触点的相对速度。考虑到轴向载荷、接触面间的相对速度、离心力和陀螺力矩的影响,推导出滚珠丝杠副磨损后的轴向位移,用数值方法得到了滚珠丝杠副的磨损规律,同时在试验台上进行了实验验证。实验结果表明,在滚珠丝杠副运行中的黏着磨损阶段,磨损模型的理论值与实测值吻合较好,所建立的滚珠丝杠副磨损模型能够反映黏着磨损阶段的实际磨损变化规律。

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理论的曲轴模具磨损研究

磨损是模具失效最重要的因素之一,研究热锻模具的磨损尤为重要。基于Archard理论模型,采用有限元模拟软件DEFORM-3D对曲轴的热模锻过程进行热力耦合仿真分析,得到了模具的等效应力、应变及磨损分布。分析了不同温度对锻模磨损的影响,模拟结果与实际经验相吻合。

基于Archard理论的热冲压模具磨损分析及优化

基于Archard理论,运用有限元软件对热冲压过程进行了数值模拟分析,计算了模具表面的磨损。通过改变热冲压工艺参数,获取模具磨损量随冲压速度及板料初始成形温度变化的规律。通过对热冲压过程的热力耦合模拟,获得了模具在冲压过程中的温度及应力分布规律。结果表明,模具磨损分布与温度场及应力场存在密切关系。基于响应面法对冲压工艺参数进行了优化设计,有效地减小了模具表面磨损量。

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.

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。

稳态变形下Archard模型模具磨损数值分析（英文）

针对模具的磨损问题,介绍了模具的磨料磨损机理,详细讨论了Archard磨损模型。建立了基于磨损计算的反挤压三维有限元模型并进行计算,得到不同初始硬度凸模的最大磨损深度规律。结果表明:模具最大磨损深度随模具材料的初始硬度升高具有下降的趋势,在变形区和速度稳定的条件下,模具的最大磨损深度和初始硬度函数(1/H2)成正比关系。

基于修正Archard理论的曲轴模具磨损研究

在前期利用Archard理论研究模具磨损的基础上,通过修正Archard理论对曲轴模具磨损进行了模拟。在磨损较严重的位置抽取16个特征点,通过使用有限元软件DEFORM-3D模拟了曲轴一次锻造结束后每个点的磨损深度。最后通过相关计算得到模具总的磨损深度,它与实际情况相吻合。这能为预测模具寿命和模具优化提供参考。

皮质悬吊装置和股骨间微动磨损有限元分析

研究了皮质悬吊装置的钛板和股骨表面的皮质骨承受交变载荷发生的微动行为.基于钛/皮质骨材料建立了球/平面微动磨损有限元模型,通过与Hertz接触理论和已有试验结果进行对比,验证了有限元方法的正确性;同时研究了位移幅值、摩擦系数和法向力对钛球/皮质骨接触面间微动磨损行为的影响.最后把已验证的模型和方法用于研究前交叉韧带(ACL)重建手术中的皮质悬吊装置和股骨间的微动磨损情况.发现随着微动位移幅值从2μm增大至10μm,磨损状态由部分滑移向完全滑移转变,最大磨损深度由0.195μm逐渐增大至14.13μm,磨损体积由5.69×10^(4)μm^(3)增大至1.41×10^(6)μm^(3);在位移幅值为5和10μm时,磨损深度、磨损面积和磨损体积都表现出随摩擦系数增大而减小的趋势;在位移幅值为5μm时,磨损深度随法向力的增加逐渐减小,在位移幅值为10μm时,磨损深度随法向力的增加逐渐增大.通过研究交变载荷下皮质悬吊装置/皮质骨微动磨损模型的微动磨损行为发现:磨损深度最大值在皮质骨隧道孔边缘的应力最大值处,并且与球/平面微动磨损模型预测趋势相同,可以通过增加皮质悬吊装置和皮质骨隧道孔边缘接触面间的摩擦系数来提高皮质骨的抗微动磨损能力,提高ACL重建手术成功率.

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。

制动工况对盘式刹车片磨损量的影响

刹车片是制动系统中最关键的安全零件之一,在保障驾驶员行车安全中起着至关重要的作用,不同的制动工况对刹车片磨损量有不同的影响。为了探究制动工况对盘式刹车片磨损量的影响,利用Ansys Workbench仿真软件,基于Archard磨损模型建立刹车片的磨损仿真模型,并通过APDL命令流添加Archard磨损命令,实现对刹车片的磨损仿真,分析了计算刹车片的磨损量。搭建刹车片摩擦磨损试验台,并随机选取5组不同的制动工况进行刹车片磨损试验,对比分析试验结果与仿真结果,验证了仿真模型的正确性。研究结果表明,在设定的参数范围内,制动压力对刹车片磨损量的影响比制动初速度的影响小;在没有外界热源的干预下,刹车片表面温度对磨损量的单独影响比制动初速度、制动压力等其他参数对刹车片磨损量的综合影响更小。

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。

基于Archard理论的硬密封磨损寿命分析

针对硬密封阀门因密封面磨损而导致其密封失效的问题,采用Archard磨损模型,并借助ANSYS有限元软件模拟密封面的接触,以密封副初始挤压量为0.08 mm的硬密封为例,利用离散化的计算方法逐步对0.02,0.04,0.06 mm磨损深度下的密封面接触压力进行仿真求解,计算出不同磨损深度下密封面的正压力及穿透量并进行分析,推测其磨损趋势并得到密封面的磨损寿命,计算得到当密封失效时即密封副不再有挤压量时,阀门的使用寿命可达5 854次启闭,并发现硬密封的磨损可大致分为3个阶段进行。通过此类方法预测阀门使用寿命,可为硬密封阀门的结构设计及相关密封磨损的寿命研究提供一定的基础和参考。

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。