[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

说明书

本申请公开的高精度球面摩擦副混合润滑磨损快速计算方法，包括：初始化参数，配置磨损周期；球面摩擦副有限元接触分析，获取当前时间步的第一接触信息，将摩擦副的接触表面配置为网格节点形式，获取各节点三维坐标，以三维坐标生成球面摩擦副网格模型，计算接触点的主曲率；配置流体膜厚方程，把第一接触信息作为输入，开始混合润滑计算，输出第二接触信息；构建磨损模型，调用第二接触信息计算Archard磨损量，随后利用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。本方案能够定量表示摩擦副的接触表面轮廓持续变化，可以有效仿真摩擦副的混合润滑磨损过程，快速精准获取摩擦副的混合润滑磨损量。

技术领域

本申请涉及混合润滑磨损计算技术领域，更具体地说，尤其涉及一种高精度球面摩擦副混合润滑磨损快速计算方法。

背景技术

随着现代科学技术的发展，对摩擦、磨损的研究已经形成一门新的学科领域—摩擦学。为节约能源、延长效率以及机械零件的使用寿命，润滑必不可少。润滑是减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。在重载、低速工况，由于低速、启停或受到冲击载荷等因素，摩擦副的稳定润滑状态会演化为混合润滑。混合润滑状态下，外部载荷由流体和接触面粗糙微凸体共同承载。随着摩擦副相对运动，接触表面的粗糙峰接触并发生磨损，导致接触表面轮廓持续变化，进而会导致流体压力、粗糙峰接触压力和接触面积动态变化，进而影响磨损过程，即磨损和混合润滑过程耦合。

针对混合润滑磨损计算的研究，目前，采用的现有技术之一为磨损实验，即针对不同的摩擦副和磨损工况展开磨损实验，研究混合润滑磨损规律，但此方法受限于设备，同时实验磨损方式简单，数据获取比较困难，无法获得准确的仿真混合润滑磨损过程。而随着技术革新，构建混合润滑磨损数值模型，基于流体润滑理论和磨损理论建立数值模型求解磨损过程和磨损量的技术得到运用，但其混合润滑磨损分析过程中，一般忽略了摩擦副的接触表面轮廓变化对接触压力的影响，仅考虑表面轮廓的初始状态，使理论解与实际值存在误差，同时不能准确的仿真混合润滑磨损过程，仿真精度低。而针对摩擦副接触面轮廓变化的求解，为提高仿真精度，主要通过有限元软件仿真实现，但此方法也局限在干摩擦磨损范围，如果通过有限元软件仿真摩擦副的混合润滑磨损过程，整个过程的实现过于困难同时效率低。所以考虑混合润滑磨损状态下存在的流体动压、表面弹性变形、粗糙峰接触、接触表面磨损等力学过程相互耦合，开发得到的混合润滑磨损计算模型具有重要意义。

因此，如何提供一种高精度球面摩擦副混合润滑磨损快速计算方法，其能够定量表示摩擦副的接触表面轮廓持续变化，可以有效仿真摩擦副的混合润滑磨损过程，快速精准获取摩擦副的混合润滑磨损量，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种高精度球面摩擦副混合润滑磨损快速计算方法，其能够定量表示摩擦副的接触表面轮廓持续变化，可以有效仿真摩擦副的混合润滑磨损过程，快速精准获取摩擦副的混合润滑磨损量。

本申请提供的技术方案如下：

本申请提供一种高精度球面摩擦副混合润滑磨损快速计算方法，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。