[发明专利]一种高精度球面摩擦副混合润滑磨损快速计算方法

权利要求书

1.一种高精度球面摩擦副混合润滑磨损快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、初始化参数：配置磨损周期——时域离散为N个时间步的球面摩擦过程；随后输入加载参数、摩擦副材料参数以及混合润滑磨损计算参数；

S2、主曲率计算：建立球面摩擦副的有限元模型并展开接触分析，获取当前时间步的第一接触信息；根据第一接触信息将球面摩擦副的接触表面配置为网格节点形式，通过读取有限元模型得到各节点的三维坐标数据，以所述三维坐标数据生成初始球面摩擦副网格模型，运用第一计算规则或第二计算规则获取摩擦副接触点的主曲率；

S3、混合润滑计算：配置流体膜厚方程，把有限元分析获得的所述第一接触信息作为初始条件，开始混合润滑计算，求解流体压力、微凸体接触压力和表面弹性变形量，持续修正膜厚并迭代计算直至载荷平衡收敛，输出第二接触信息；

S4、磨损计算：构建Archard磨损模型，调用所述第二接触信息计算Archard磨损量，随后利用ABAQUS自适应网格模拟球面摩擦副的磨损；循环上述步骤，直至完成整个磨损周期的计算。

2.根据权利要求1所述的高精度球面摩擦副混合润滑磨损快速计算方法，其特征在于，在步骤S2中，所述第一计算规则的计算步骤包括：

S1、根据所述初始摩擦副网格模型，确定球面摩擦副接触点的坐标，将其转化为网格节点，随后生成以节点为中心的三维查询域；

S2、给定所述三维查询域的初始搜索半径R，在所述三维查询域中搜索距离节点为R范围内的所有网格节点；

S3、将所述三维查询域内的所有网格节点插值生成曲面r＝r(u,v)，根据曲率公式计算插值曲面的主曲率；

S4、随后根据所述初始搜索半径R计算得到的网格节点曲率值，对比计算的曲率值与理论曲率的差距，对搜索半径进行修正；

S5、重复上述步骤直至满足收敛精度，确定最优的所述三维查询域的搜索半径R′，基于所述搜索半径R′计算所述插值曲面的主曲率，以此作为最佳估计值。

3.根据权利要求2所述的高精度球面摩擦副混合润滑磨损快速计算方法，其特征在于，所述根据曲率公式计算插值曲面的主曲率的步骤包括：

配置公式：平面曲率

高斯曲率

单位法向量

其中，E＝＜r_u,r_u＞，F＝＜r_u,r_v＞，G＝＜r_v,r_v＞，L＝-＜r_u,n_u＞，M＝-＜r_v,n_u＞，N＝-＜r_v,n_v＞；随后联立上述公式，求解得到所述网格节点的主曲率k₁和k₂。

4.根据权利要求2所述的高精度球面摩擦副混合润滑磨损快速计算方法，其特征在于，在步骤S2中，所述第二计算规则的计算步骤包括：

S1、根据所述初始摩擦副网格模型，确定球面摩擦副接触点的坐标，将其转化为网格节点，随后生成以节点为中心的三维查询域；

S2、给定所述三维查询域的初始搜索半径R，在所述三维查询域中搜索距离节点为R范围内的所有网格节点；

S3、随后获取所有网格节点的位置信息，生成协方差矩阵，随后根据所述协方差矩阵计算其特征向量和特征值；

S4、将协方差矩阵C的最小特征值和最大特征值对应的特征向量认定为曲面法向量和主曲率的最佳估计值。

5.根据权利要求4所述的高精度球面摩擦副混合润滑磨损快速计算方法，其特征在于，所述协方差矩阵具体表达式为：

其中，p_i是离接触点(i,j)第i个最近点的位置，c是球面摩擦副接触点位置。