考虑弹塑性变形机制的结合面静摩擦因数模型

2014-06-13张学良温淑花陈永会兰国生刘丽琴太原科技大学机械工程学院太原030024

太原科技大学学报 2014年4期

张颖，张学良，姜来，温淑花，陈永会，兰国生，刘丽琴(太原科技大学机械工程学院，太原 030024)

据美国材料试验学会ASTM的分析报告指出，全世界约有40%以上的各类能源被摩擦消耗掉，摩擦会引起一系列的物理和化学变化，产生热、噪音、振动、污染，甚至会引发危险。研究和预测机械系统的摩擦同样是非常重要的。而静摩擦因数是研究中摩擦的一个十分重要的参数。因此，关于结合面静摩擦因数的研究具有十分重要的意义。Chang等[1]人基于经典的G-W接触模型[2]，通过考虑弹性接触点承受的切向载荷的能力，提出了金属表面间的静摩擦因数计算模型。Kogut和Etsion通过研究发现，结合面弹-塑性接触点同样具有承受切向载荷的能力，如果仅仅考虑弹性接触点承受切向载荷的静摩擦模型，显然对静摩擦因数的预测是不精确的。同时以上的研究都是建立在二维分形模型基础上的。应用二维的分形模型计算三维粗糙表面的接触特性，存在着理论上的不合理性[3]。鉴于此，文献[4]提出了一种基于三维接触分形理论的结合面静摩擦因数模型，但该模型没有考虑弹-塑性变形阶段对静摩擦因数的影响。

本文基于三维接触分形理论及文献[5]的弹塑性变形机制，综合考虑结合面微凸体的三种变形机制，从而建立了一种考虑弹-塑性变形的结合面静摩擦因数三维分形模型，并进行了仿真计算分析。