张媛媛，王宇星，刘 娟，沈火明

(西南交通大学 力学与工程学院， 成都 610031)

微动是2个接触界面之间发生小位移幅值的相对运动[1]。在实际工程中微动行为非常复杂，通常是多种基本微动模式的复合。扭转复合微动主要存在于具有扭动微动和旋转微动运动的球窝接触的界面中[2]。钛合金具有低密度、高延展性以及抗腐蚀等优良特性，已广泛应用于航空航天、船舶制造业、化工以及人工关节中[3-6]。人工关节的球窝式连接能完成扭动、转动以及二者复合的相对运动，从而满足不同的功能需求。人造牙齿中的钛合金为球窝式连接，在口腔中会承受具有腐蚀性的微动[7]。

由于微动会产生局部裂纹的萌生和扩展，已成为一些零部件失效的关键因素之一，因此，很多学者对扭转复合微动进行了研究。Briscoe等研究了在刚性球作用下的PMMA聚合物的扭转复合微动行为，给出了不同倾斜角度对微动损伤的影响[8]。沈明学等[9-11]已形成了一套完整的试验体系，从机理上对扭转复合微动进行了分析。在有限元模拟中，主要集中于对扭动微动[12-13]、转动微动的研究[14]，而对扭转复合微动特性[15]的报道较少。周琰等[9]对Ti6Al4V钛合金进行了扭转复合微动特性的试验研究，相关数值模拟还未见报道。

基于ABAQUS软件，采用球/平面摩擦副，建立了Ti6Al4V钛合金试样在52100钢球作用下的扭转复合法微动的三维有限元模型，研究不同倾斜角和角位移幅值对扭转复合微动行为的影响。

1 有限元模型的建立

根据圣维南原理，将实心球压头简化为空心半球[10]，并将半球和试样在接触区附近的块体分别单独建立，以便对研究区域进行网格细划，如图1(b)和1(c)所示。……