自润滑关节轴承织物衬垫拉压性能数值模拟与实验研究

发布时间：2017-04-13 08:04

  本文关键词：自润滑关节轴承织物衬垫拉压性能数值模拟与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自润滑衬垫是织物自润滑关节轴承的关键部件之一，其可靠性直接关系到轴承的使用寿命，关系到其应用装备的安全。通过实验研究衬垫力学性能，存在费时且费力的问题，，而应用数值计算方法研究与指导实验可以降低实验成本，提高研究效率。因此应用数值方法研究织物衬垫力学性能及摩擦磨损性能具有重要价值。 本文是以自润滑关节轴承织物衬垫为研究对象，以ANSYS为研究工具，建立织物衬垫单胞有限元模型；基于细观力学方法和周期性边界条件，研究了织物衬垫拉伸压缩力学性能；基于复合材料不同强度准则，研究选取了适于二维织物衬垫的强度计算准则，为进一步研究织物衬垫摩擦磨损性能奠定了基础。 通过切片技术观测获得了破斜纹织物衬垫的截面形貌及纤维屈曲形态。借助MATLAB仿真软件，在建立椭圆形截面织物模型的基础上，建立了MATLAB与APDL几何模型接口，可实现在ANSYS中参数化快速建模。为下一步分层磨损模型分析奠定了基础。 基于复合材料细观理论及单胞模型周期性边界条件，利用ANSYS有限元软件得出了PTFE/Kevlar混织破斜纹衬垫的拉伸和压缩弹性常数。与实验结果对比，误差在允许范围内，验证了本文有限元模型的正确性。 本文在众多复合材料强度准则中，通过对比计算，得出了最适于二维机织自润滑衬垫的强度计算准则，为以后衬垫摩擦磨损有限元模拟奠定了基础。
【关键词】：自润滑织物衬垫 细观模型 拉压性能 有限元仿真
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3;TH117.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 关节轴承织物衬垫国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 课题研究的意义及主要内容14-17
• 1.3.1 课题研究意义14-15
• 1.3.2 课题研究的主要内容及技术路线图15-17
• 第2章 织物衬垫性能分析理论与方法研究17-37
• 2.1 引言17
• 2.2 自润滑织物衬垫概述17-25
• 2.2.1 自润滑织物衬垫介绍17-18
• 2.2.2 自润滑衬垫的制备18-19
• 2.2.3 利用切片技术测量织物截面参数19-25
• 2.3 自润滑衬垫分析理论基础25-36
• 2.3.1 复合材料力学理论基础25-29
• 2.3.2 有限元细观力学计算方法及算例29-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 自润滑织物衬垫模型建立研究37-48
• 3.1 引言37
• 3.2 基于 MATLAB 的织物结构仿真研究37-44
• 3.2.1 织物椭圆形截面模型37-43
• 3.2.2 基于 MATLAB 的织物三维仿真43-44
• 3.3 基于 APDL 有限元建模44-46
• 3.3.1 APDL 简介44-45
• 3.3.2 基于 MATLAB 在 APDL 中建立几何模型45-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第4章 KEVLAR/PTFE 织物衬垫弹性性能及拉压强度计算48-66
• 4.1 引言48
• 4.2 织物衬垫力学性能计算与验证48-55
• 4.2.1 衬垫力学性能有限元模拟过程48-54
• 4.2.2 有限元模拟结果分析处理54-55
• 4.3 织物衬垫拉伸强度计算55-65
• 4.3.1 二维织物衬垫经纱拉伸模型56-57
• 4.3.2 基于 Hoffman 准则经纱强度计算57-59
• 4.3.3 基于 Tsai-wu 准则经纱强度计算59-61
• 4.3.4 基于 Tsai-Hill 准则经纱强度计算61-62
• 4.3.5 基于 Hashin 准则经纱强度计算62-63
• 4.3.6 二维织物衬垫纬纱拉伸模型及强度计算63-64
• 4.3.7 二维织物衬垫拉伸强度误差及结果讨论64-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第5章 织物衬垫拉伸与压缩试验66-79
• 5.1 二维机织织物拉伸试验设计与过程66-69
• 5.1.1 试验目的与原理66
• 5.1.2 试验依据与要求66
• 5.1.3 试样制备及几何参数66-67
• 5.1.4 试验设备及试验过程67-69
• 5.2 拉伸试验结果及数据处理69-72
• 5.3 试验结果与有限元结果对比72-73
• 5.3.1 弹性模量、泊松比、拉伸断裂应力结果对比72-73
• 5.3.2 误差分析73
• 5.4 衬垫压缩试验设计与过程73-77
• 5.4.1 衬垫压缩试验目的与原理73
• 5.4.2 衬垫压缩试验设备及试样73-74
• 5.4.3 试验过程74-75
• 5.4.4 数值模拟结果与试验结果对比分析75-77
• 5.5 本章小结77-79
• 结论79-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果84-85
• 致谢85-86
• 作者简介86

【参考文献】

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本文编号：303143