仿生结构在润滑条件下耐磨性能的研究
发布时间：2025-06-27 05:38
磨损失效是机械设备发生故障的主要形式之一。本文基于仿生理论与技术及其在工程中的应用成果,以仿生非光滑耐磨理论和仿生耦合理论为基础,进行了机械摩擦副耐磨技术基础理论研究。作为摩擦学领域与仿生学交叉的工程应用基础研究,论文创新性地提出基于耦合理论改善摩擦副磨损问题的思路,并通过试验及三维有限元分析方法探讨了仿生结构在润滑条件下的磨损规律及耐磨机理,为解决工程中摩擦磨损问题提供了新思路。 论文从蚯蚓体表背孔结构和体表液润滑耐磨效应的生物耦合模型出发,设计了四种仿生耐磨结构进行仿生结构优选试验,运用正交试验优化技术建立了通孔形仿生结构尺寸因素与磨损量回归模型,采用ANSYS有限元软件分析不同规格通孔单元对界面接触状态的影响规律及机理,并结合磨损形貌及磨损结果,用耦合理论探讨了通孔与润滑耦合因素作用对耐磨性的影响效应。
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
提要
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 机械磨损理论基础
1.2.1 磨损机理
1.2.2 磨损形式
1.2.3 润滑技术
1.2.4 摩擦热
1.3 耐磨技术研究进展
1.3.1 耐磨性定义
1.3.2 预防磨损
1.3.3 常规耐磨技术
1.4 仿生学基础
1.4.1 仿生学概况
1.4.2 仿生学方法
1.4.3 仿生非光滑耐磨理论
1.4.4 仿生耦合理论
1.5 论文研究内容
第二章 滑动摩擦试验模型及仿生基础
2.1 摩擦副磨损研究
2.1.1 论文研究对象
2.1.2 摩擦副运动特点
2.1.3 摩擦副耐磨特性
2.2 缸套活塞系统
2.2.1 活塞-缸套运动特性
2.2.2 缸套活塞模拟条件
2.3 蚯蚓体表耐磨特性
2.4 试验及仿生基础
2.5 本章小结
第三章 试验方法及设备
3.1 试验材料
3.2 试验指标
3.3 试验因素及试件设计
3.4 试验条件
3.4.1 试验设备
3.4.2 测试要求
3.4.3 模型试件参数
3.5 本章小结
第四章 仿生耐磨结构优选试验
4.1 试验条件及设计方案
4.2 一次沾油摩擦试验
4.2.1 试验磨损量
4.2.2 磨损形貌
4.2.3 摩擦系数曲线分析
4.3 滴油摩擦试验
4.3.1 试验磨损量
4.3.2 磨损形貌
4.3.3 摩擦系数曲线分析
4.4 干摩擦试验
4.4.1 磨损结果分析
4.4.2 摩擦系数曲线分析
4.5 因素效应及优化
4.5.1 仿生单元类型对磨损影响
4.5.2 单元分布对磨损的影响
4.5.3 因素优化
4.6 本章小结
第五章 通孔形仿生试件磨损特性研究
5.1 试验条件及方案
5.2 试验结果
5.2.1 磨损量
5.2.2 正交多项式回归分析
5.2.3 磨损形貌
5.2.4 摩擦系数
5.3 压强对磨损量的影响
5.4 表面纹路对通孔仿生试件磨损特性的影响
5.4.1 试验依据
5.4.2 试验设计
5.4.3 试验结果
5.5 本章小结
第六章 仿生通孔模型摩擦过程三维有限元分析
6.1 有限元及ANSYS 分析软件
6.1.1 有限元基础
6.1.2 ANSYS 有限元分析软件
6.1.3 摩擦磨损有限元分析研究概况
6.2 有限元分析前处理
6.2.1 模型建立
6.2.2 有限元网格划分
6.2.3 求解参数设置
6.3 计算结果与分析
6.3.1 平板试件和通孔仿生结构试件对比
6.3.2 通孔直径对等效应力的影响
6.3.3 通孔间距对内部应力影响
6.3.4 载荷对等效应力影响
6.4 本章小结
第七章 通孔形仿生试件的耐磨机理
7.1 通孔形仿生试件磨损机制
7.1.1 界面润滑状态
7.1.2 磨损规律
7.1.3 局部特征
7.1.4 磨损机制
7.2 仿生通孔结构对润滑效应影响
7.2.1 界面润滑方式
7.2.2 润滑质量
7.3 仿生耦合耐磨机理
7.4 本章小结
第八章 论文总结
8.1 主要结论
8.2 进一步研究工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及参与科研项目情况
致谢
摘要
Abstract
本文编号：4053894
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
提要
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 机械磨损理论基础
1.2.1 磨损机理
1.2.2 磨损形式
1.2.3 润滑技术
1.2.4 摩擦热
1.3 耐磨技术研究进展
1.3.1 耐磨性定义
1.3.2 预防磨损
1.3.3 常规耐磨技术
1.4 仿生学基础
1.4.1 仿生学概况
1.4.2 仿生学方法
1.4.3 仿生非光滑耐磨理论
1.4.4 仿生耦合理论
1.5 论文研究内容
第二章 滑动摩擦试验模型及仿生基础
2.1 摩擦副磨损研究
2.1.1 论文研究对象
2.1.2 摩擦副运动特点
2.1.3 摩擦副耐磨特性
2.2 缸套活塞系统
2.2.1 活塞-缸套运动特性
2.2.2 缸套活塞模拟条件
2.3 蚯蚓体表耐磨特性
2.4 试验及仿生基础
2.5 本章小结
第三章 试验方法及设备
3.1 试验材料
3.2 试验指标
3.3 试验因素及试件设计
3.4 试验条件
3.4.1 试验设备
3.4.2 测试要求
3.4.3 模型试件参数
3.5 本章小结
第四章 仿生耐磨结构优选试验
4.1 试验条件及设计方案
4.2 一次沾油摩擦试验
4.2.1 试验磨损量
4.2.2 磨损形貌
4.2.3 摩擦系数曲线分析
4.3 滴油摩擦试验
4.3.1 试验磨损量
4.3.2 磨损形貌
4.3.3 摩擦系数曲线分析
4.4 干摩擦试验
4.4.1 磨损结果分析
4.4.2 摩擦系数曲线分析
4.5 因素效应及优化
4.5.1 仿生单元类型对磨损影响
4.5.2 单元分布对磨损的影响
4.5.3 因素优化
4.6 本章小结
第五章 通孔形仿生试件磨损特性研究
5.1 试验条件及方案
5.2 试验结果
5.2.1 磨损量
5.2.2 正交多项式回归分析
5.2.3 磨损形貌
5.2.4 摩擦系数
5.3 压强对磨损量的影响
5.4 表面纹路对通孔仿生试件磨损特性的影响
5.4.1 试验依据
5.4.2 试验设计
5.4.3 试验结果
5.5 本章小结
第六章 仿生通孔模型摩擦过程三维有限元分析
6.1 有限元及ANSYS 分析软件
6.1.1 有限元基础
6.1.2 ANSYS 有限元分析软件
6.1.3 摩擦磨损有限元分析研究概况
6.2 有限元分析前处理
6.2.1 模型建立
6.2.2 有限元网格划分
6.2.3 求解参数设置
6.3 计算结果与分析
6.3.1 平板试件和通孔仿生结构试件对比
6.3.2 通孔直径对等效应力的影响
6.3.3 通孔间距对内部应力影响
6.3.4 载荷对等效应力影响
6.4 本章小结
第七章 通孔形仿生试件的耐磨机理
7.1 通孔形仿生试件磨损机制
7.1.1 界面润滑状态
7.1.2 磨损规律
7.1.3 局部特征
7.1.4 磨损机制
7.2 仿生通孔结构对润滑效应影响
7.2.1 界面润滑方式
7.2.2 润滑质量
7.3 仿生耦合耐磨机理
7.4 本章小结
第八章 论文总结
8.1 主要结论
8.2 进一步研究工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及参与科研项目情况
致谢
摘要
Abstract
本文编号：4053894
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/4053894.html
