基于非局部摩擦的鋼絲滾道球軸承接觸仿真與實驗研究.pdf

1、鋼絲滾道球軸承是一種新型的非標準滾動軸承，具有徑向尺寸大、軸向尺寸小的結構特點，受到世界各國科學家和工程技術人員的關注。近10年，鋼絲滾道球軸承以其抗傾覆能力強和結構尺寸設計靈活等特點被廣泛應用于建筑機械、醫(yī)療器械和飛行器仿真轉臺等領域。然而，鋼絲滾道往往在循環(huán)交變的接觸載荷作用下，導致接觸疲勞與磨損，嚴重影響軸系的工作性能。為了探索鋼絲滾道發(fā)生接觸疲勞與磨損的特征和規(guī)律，本文將其視為接觸問題進行對待，綜合運用ANSYS有限元數(shù)值模擬方

2、法和接觸破壞實驗方法對其進行研究。
　　基于非局部摩擦理論模型，在微觀尺度上，接觸面某一點的摩擦效應不僅與該點的摩擦狀態(tài)有關，而且與該點一定范圍內其它點的摩擦狀態(tài)也有關。因此本文首先考慮接觸表面上微凸結構所引起的非局部摩擦效應，采用統(tǒng)計學方法確定鋼絲滾道表面上非局部摩擦效應的作用半徑，建立三維粗糙平面和三維粗糙圓柱面實體模型，基于三維粗糙表面建立鋼絲滾道球軸承的接觸分析模型，對滾動體與鋼絲滾道之間的接觸行為，在ANSYS中進行有限

3、元數(shù)值模擬。三維粗糙表面接觸模型對應力應變分布、摩擦應力分布，剪切應力分布，應力集中現(xiàn)象的描述更加接近于實際情況，仿真結果更加真實可信。
　　滾動體與鋼絲滾道在切向摩擦應力和循環(huán)交變的法向接觸應力作用下，接觸表面容易產生接觸疲勞和磨損。接觸破壞實驗研究中，通過改變調整墊片的厚度實現(xiàn)接觸載荷的精確加載，收集每一組接觸載荷作用下的脫落顆粒，與最終發(fā)生接觸破壞的鋼球、鋼絲滾道一起制作試樣，在激光共聚焦顯微鏡和掃描電子顯微鏡下觀察產生損傷

4、的組織形貌。與有限元接觸仿真結果對比，總結滾動體與鋼絲滾道產生接觸疲勞與磨損的特征和規(guī)律。實驗結果表明：滾動體與鋼絲滾道接觸過程中，接觸表面上的微凸結構首先發(fā)生接觸，產生應力集中和塑性變形。最大剪切應力存在于接觸區(qū)表層以下的某一深度處，循環(huán)交變應力作用下，接觸疲勞裂紋在此處產生，然后向兩側或者表面擴展合并，最終脫落形成點蝕，同時加劇接觸體間的磨損。
　　本文的研究方法為鋼絲滾道球軸承更廣泛的應用提供理論支持和實驗依據，同時對MEM