沟槽型织构化火箭橇滑块磨损行为的有限元模拟

作     者：严凯 林乃明 王振霞 王玮华 曾群锋 吴玉程 YAN Kai;LIN Naiming;WANG Zhenxia;WANG Weihua;ZENG Qunfeng;WU Yucheng

作者机构：太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 航宇救生装备有限公司航空防护救生技术航空科技重点实验室襄阳441003 西安交通大学机械工程学院西安710049 合肥工业大学有色金属与加工国家地方联合工程研究中心合肥230009 

基　　金：航空科学基金基金(20200029029001) 山西省科技合作交流专项(202204041101021) “两机”专项(j2019-IV-0004-0071) 陕西省自然科学基础研究计划(2022JM-251)资助项目 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2023年第36卷第5期

页      码：190-202页

摘      要：火箭橇系统的服役工况条件直接导致火箭橇滑块磨损,而滑块的磨损严重威胁着火箭橇系统的可靠运行和长寿命服役安全,更是制约火箭橇系统发展和应用的主要技术瓶颈。因束缚于极端服役工况条件和高昂的试验成本,以及仅通过二维模型或只考虑局部碰撞变形的模拟仿真,尚且未能克服这一问题。根据Archard磨损理论、非线性自适应几何更新和弹塑性变形等有限元分析方法及表面织构技术,建立由0Cr18Ni9Ti不锈钢滑块和U71Mn钢轨钢滑轨组成的有限元三维磨损模型,并分别对火箭橇滑块光滑表面、沟槽型织构化表面进行磨损仿真,揭示滑块磨损过程中接触面磨损、Von-mises等效应力以及接触压力等接触特征的变化。结果表明:沟槽型织构能够显著影响滑块磨损,织构密度增加促进了接触面均匀磨损,使得应力分布均匀、梯度变化平稳,缓解了应力集中,避免了长时间的剧烈磨损;接触压力也随织构密度的增加而增加,使得接触面与目标面接触紧密、间隙更小,可有效避免磨粒或磨屑引起的三体磨损。有限元模拟表明,通过恰当表面设计获得沟槽型表面织构能够显著影响磨损,也可为实现兼具减摩抗磨性与结构可设计性于一体的火箭橇滑块提供技术参考和理论支撑。

主 题 词：火箭橇滑块 有限元模拟 磨损 沟槽型表面织构 

学科分类：0806[工学-电气类] 08[工学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0701[理学-数学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.11933/j.issn.1007−9289.20221214003

馆 藏 号：203124190...