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1、机械零件仿生非光滑表面耐磨性计算机模拟 摘 要 本文综述了仿生非光滑表面摩擦磨损性能的研究进展，介绍了仿生非光滑表面的形态在不同工作环境下对材料耐磨性的影响，着重分析了凹坑仿生非光滑表面的各因素及试验条件对材料耐磨性的影响。总结了各个因素对具有仿生非光滑表面的材料耐磨性的影响。 采用功能强大的有限元分析软件ABAQUS对光滑与非光滑的滑块运动进行模拟，分析其受力情况。结果表明光滑的滑块在滑动过程中受力不均匀，受力大小波动非常大。而非光滑滑块运动过程中，滑块所受力的大小波动不大，呈现递增、递减的平缓的过度方式。结果表明仿生非光滑表面能够提高材料表面的耐磨性。 同时，模拟分析了凹坑间距对材料耐性能
2、的影响，在本文研究的一定范围内，凹坑间距越大的滑块所受力明显小于凹坑间距小的滑块。因此，在一定范围内，随着凹坑间距的增大，材料耐磨性能增强。 关键字：仿生非光滑表面；凹坑形；耐磨性；有限元模拟 1 ABSTRACT This paper describes progress in research of friction and wear properties of bionic non-smooth surface material and introduces the influence on different bionic non-smooth surface in different
3、 working environment .Then we make a special effort to analyse various factors and test condition to material wear resistant influence, which of concave non-smooth surface .Summarizing the various factors which influence the wear resistance of the bionic non-smooth surface material. Using a powerful
4、 finite element analysis software ABAQUS to simulate the smooth and non-smooth movement of the sliders, Study analyzed the forces. The results show that the smooth slider discontinuity in the sliding process, by fluctuations in the force size is very large. Non-smooth slider movement process, The si
5、ze of the force suffered fluctuations is little, showing increasing, decreasing gently over way. The results show that bionic non-smooth surface can improve the surface abrasion resistance. At the same time， simulation analysis of the pit spacing on the performance of materials resistant to. Within
6、a certain range, Pit the greater the spacing slider suffered markedly less than the pit spacing slider. Therefore, within a certain range, with the pit spacing increases, the material wear resistance increased. Keyword:Bionic non-smooth surface; concave; wear resistance; finite element simulation 2
7、目 录 第一章 绪 论. 1 1.1 仿生学与机械零件表面的耐磨性. 1 1.2 机械零件表面摩擦磨损现状及趋势 . 2 1.2.1 摩擦学概述与摩擦产生的原因. 2 1.2.2 磨损产生的机理与分类 . 3 1.2.3 零件耐磨性的定义 . 3 1.3 机械零件仿生非光滑表面的研究现状. 4 1.3.1 仿生非光滑表面的分类技术 . 4 1.4 本论文研究内容 . 5 1.5 本论文研究目的及意义 . 5 第二章 仿生非光滑表面的耐磨性影响因素 . 6 21 非光滑表面仿生学基本原理 . 6 2.2 仿生非光滑表面耐磨性的影响因素 . 6 2.2.1 非光滑表面形态对耐磨性的影响 . 6 2
8、.2.2 试验条件及凹坑形态分布对非光滑表面耐磨性的影响. 7 2.2.3 激光加工工艺对处理仿生非光滑表面的影响. 8 2.3 仿生非光滑表面耐磨性的计算机模拟. 10 2.4 本章小结. 10 第三章 ABAQUS有限元分析机械零件表面耐磨的基本理论问题 .11 3.1有限元分析软件ABAQUS.11 3.11 ABAQUS主要分析模块 .11 3.1.2 功能介绍 . 12 3.1.3 ABAQUS接触分析问题. 13 第四章 仿生非光滑表面试件耐磨的三维数值模拟 . 16 4.1 光滑试件滑动耐磨三维有限元分析 . 16 4.1.1 光滑滑块接触问题的描述. 16 4.1.2 有限元模型的建立 . 16 4.1.3 模拟条件 . 21 4.1.4 计算结果与分析. 24 4.2凹坑形仿生非光滑试件滑动耐磨的三维数值模拟 . 29 4.2.1 有限元模型的建立 . 29 4.2.2 计算结果与分析.
