workbench摩擦滑动中两种材料摩擦怎么找到磨耗

【摘要】:石墨/铜自润滑摩擦集電材料已广泛应用于受电弓滑板和电刷等导电摩擦器件,是高速列车电力牵引系统的常用配副材料而列车运行速度的不断提高,对其在该领域的应用提出了更高的要求。制备新型摩擦集电材料,研究其摩擦磨损性能,可为开发确保列车安全运行的接地装置材料提供参考依据本文采用粉末冶金法制备了不同石墨含量的铜基自润滑复合材料,分别研究了石墨含量对复合材料组织结构、物理性能和摩擦磨损性能的影响,并探讨了其磨损机理的变化;另外对接地电刷载流摩擦副的滑动摩擦过程进行了有限元模拟分析。进口接地电刷材料是由铜、石墨和SiO_2组成的石墨/铜复合材料,石墨和SiO_2在铜基体中均匀分布,铜基体呈网状结构;电刷的组织结构与成分不是引起异常磨耗的关键因素,可以作为复合材料制备的依据制备得到的石墨/铜复合材料比较均匀致密,致密度能够达到96%左右。石墨含量能够影响石墨在铜基体中的分布状态,含量达到20 wt.%时,石墨颗粒の间产生联结,部分位置呈网状分布随着石墨含量的增大,复合材料的密度和相对密度都降低,孔隙率增大,石墨含量超过15 wt.%时,相对密度降低明显;複合材料的硬度和导电率也随石墨含量增大而降低。随着石墨含量的增大,复合材料的摩擦系数和磨损率都呈先降低后升高趋势,在石墨含量為15 wt.%时达到最低值;石墨含量低于15 wt%时,磨损形式主要为黏着磨损和磨粒磨损,石墨含量15 wt.%的磨损表面损伤较小,石墨含量达到20 wt%时,磨损形式主要为黏着磨損和疲劳磨损在40 N,600 r/min和60N,400 r/min条件下,摩擦过程中复合材料的摩擦系数更稳定,磨损表面损伤较小,摩擦磨损性能较好。利用ANSYS workbench摩擦滑动进行建模分析,得到叻接触盘和接地电刷摩擦副温度场和应力场的分布情况摩擦副的高温区出现在摩擦接触位置,并由内经向外呈梯度分布,接地电刷的高温区偏向摩擦出口处。应力场伴随着温度场的变化而变化,并与温度场相互作用电流的加入使摩擦副的温度和应力增大,没有改变温度场和应力場的分布状态。

【学位授予单位】:长春工业大学
【学位授予年份】:2018

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第34 卷第3 期 上海化工 2009 年3 月 Shanghai Chemical Industry 23 · · 工作研究 两种塑料滑动磨耗试验方法 标准的比较 夏钧 上海交通大学机械与动力工程学院 (上海 200240) 摘 要 聚四氟乙烯(简称PTFE)在汽车、化工、机械等行业被广泛采用技术上对其耐磨性要求也越来越高。介绍 了中国标准GB 3960- 83 和日本标准JIS K 7218 中的磨耗测试方法以便于将来开发耐磨性更好的PTFE配 方。 关键词 塑料 磨损 GB 3960- 83 JIS K 7218 + 中图分类号 TQ 320.77 4 试片在一定力的作用下,和旋转的金属圆环接触 0 背景 测试塑料试片的磨耗。 聚四氟乙烯简称“PTFE”,俗称塑料王具有杰出 (1)塑料试片为长30 mm、宽7 mm、厚6 mm 的 的优良综合性能,耐高温、耐腐蚀、不粘、自润滑、优 条状试片 良的介电性能、很低的摩擦系数等。 (2)对磨件采用金属圆环外径40 mm、内径 PTFE 独特的性能使其在汽车、化工、石油、纺 16 mm、厚10 mm。如图1 所示 织、食品、造纸、医学、電子和机械等工业和海洋作业 (3)对磨件的材料为45 号钢。 领域都有着广泛的应用 因为PTFE 的摩擦系数是已知固体材料中最低 的。在设备不宜加油润滑的摩擦部分比如在润滑油 脂会被溶剂溶解而失效的场合或者造纸、制药、食 品、纺织等工业领域的产品需要避免润滑油污染的 時候,就使用PTFE 材料作为机械设备零件无油润 滑(直接承受载荷)的最理想材料但PTFE 的耐磨 性差,用M 200 磨耗机测试纯PTFE 的磨耗量试验 仅仅进行5 min,磨耗宽度就超过13 mm因此,需要 开发新填充PTFE 配方来提高材料的耐磨性在中 图1 对磨件 国,评价塑料的耐磨性标准是GB 3960- 83在日本 试验设备推荐M 200 型磨损试验机。试片30× 采用的是JIS K 7218 标准本文将简单介绍两种标 7 的一个平面金属圆环的侧曲面接触,同时保证圆 准的测试方法比较其不同點,为将来开发耐磨性更 环两端平面与30×6 平面平行如图2 所示。 好的PTFE 配方提供试验基础 试验步骤: (1)试片经状态调节后用分析天平称取其质量 1 GB 3960- 83 标准简介 m 。 1 1.1 GB 3960- 83 标准的试验方法 (2)把试片装进夹具装好摩擦力矩记录纸,开 中国标准GB 3960- 83 全称为 《塑料滑动摩擦 机校好零点 磨损试驗方法》(Test method for friction and wear (3)平稳地加负荷至选定的负荷值F 。 of plastics by sliding)其试验方法是:条状的塑料 (4)按转速200 r/min 进行对磨,2 h 后停机卸 作者简介:夏钧 男 1980 年生 上海交通大学在读工程硕士 从事氟化工

原标题:仿真软件ANSYS workbench摩擦滑动提供嘚六种接触类型解析

翻译ANSYS 关于接触类型的帮助如下:

ANSYS workbench摩擦滑动提供了6种接触类型这些接触类型大多只对面接触适用。

(1)bonded.使用绑定以后在接触面或者接触边之间不存在切向的相对滑动或者法向的相对分离。这是缺省的接触类型适用于所有的接触区域(实体接触,面接觸线接触)。

(2)no separation.这与绑定类似在接触面或者接触线之间不允许发生法向的相对分离,但是允许发生少量的切向无摩擦滑动

(3)frictionless:用於模拟无摩擦的单边接触。所谓单边接触就是说,一旦两个物体之间出现了分离则法向力就为零。因此当外力发生改变时接触面之間可能会分开,也可能会闭合这种情况下假设摩擦系数为零,即当发生切向相对滑动时没有摩擦力。

(4)rough:与无摩擦接触类型相似咜模拟非常粗糙的接触,保证两个物体之间只是发生静摩擦而不会发生切向的滑移,从而不会产生滑动摩擦它相当于在两个物体之间施加了无限大的摩擦系数。

(5)frictional:有摩擦的接触这是最实际的情况,两个接触面之间既可以法向分离也可以切向滑动。当切向外力大于朂大静摩擦力后发生切向滑动。一旦发生切向滑动后会在接粗面之间出现滑动摩擦力,该滑动摩擦力要根据正压力和摩擦系数来计算此时需要用户输入摩擦系数。

(6)forced frictional sliding:该选项只对刚体动力学适用它与frictional类型类似,只是没有静摩擦阶段此时,系统会在每个接触点上施加一个切向的阻力该切向阻力正比于法向接触力。

到底使用哪种接触类型取决于你需要解决的问题:

如果(1)需要模拟两个物体之间輕微的分离(2)要获得接接触面附近的应力,那么可以考虑下列三种接触类型:frictionless,rough和frictional.它们可以模拟间隙并能更精确的建模真实的接触区域。不过使用这三种接触会导致更长的求解时间也可能会导致收敛问题。如果出现了收敛问题那么可以对接触区域使用更细的网格。

装配体的分析中如何对两个物体之间的连接关系进行建模是一个关键技术问题。对于连接关系总体考虑如下:

(1)如果两个相邻物体在汾析中始终不会有相对运动,最好直接在DM中用多体部件来表达这最省事。

(2)如果两个相邻物体在分析中存在相对运动而我们并不关紸其连接点附近的应力情况,那么用运动副来表述更简单

(3)如果相邻两物体在分析中有相对运动,而且我们对这种相对运动的接触面忣其附近点的应力情况感兴趣那么使用接触。

关于接触类型的分类问题

实际上,接触就是依据两个物体之间是否有切向和法向的相对汾离来进行划分的在两个相互接触的物体之间,也只能发生这两种运动要么,在法线方向上可以分开;要么在切线方向上可以发生相對移动

(1)法线方向不可分开,切线方向也不可发生相对滑动则使用boneded。

(2)法线方向不可分开切线方向可以发生轻微的无摩擦滑动,则使用no separation.

(3) 法线方向可以分开切线方向不可以发生相对滑动,则用rough.

(4) 法线方向可以分开切线方向可以发生相对滑动,且没有摩擦力则是frictionless。

(5) 法线方姠可以分开切线方向可以发生相对滑动,存在摩擦力则是frictional。

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