摘要
摩擦磨损是机械装备零部件失效的核心诱因,据统计超 80% 的机械零件失效与摩擦磨损直接相关,而交变载荷工况广泛存在于齿轮、轴承、发动机缸套、导轨等核心运动副中,传统恒载荷稳态摩擦学理论难以完全解释实际工况下的磨损演化规律。本文以交变因子(循环载荷引发的应力 / 应变交变、接触状态交变、温度场交变)为核心研究对象,首先阐明摩擦磨损是多物理场、多因素耦合的动态非线性过程,系统分析了材料固有强度、硬度、疲劳特性、泊松比、分子结合强度、热稳定性等固有属性对交变载荷下摩擦磨损行为的调控机制;其次基于接触力学与分形理论,揭示了粗糙表面微凸体应力集中是摩擦磨损起始失效的根源,阐明了从单点微凸体脱落到磨痕扩展、再到稳态磨合或界面失效的全进程演化机理;随后自主研发了伺服交变载荷摩擦磨损试验机,开展了恒载荷与不同幅值交变载荷下的对比试验,验证了材料疲劳性能与交变磨损行为的强相关性;最后明确了本研究的学术价值与工程意义,打破了 “表面越光滑耐磨性越好” 的传统认知,为交变工况下摩擦副的设计选材、耐磨材料研发、磨损性能测试评价提供了理论支撑与试验依据。
关键词:交变载荷;摩擦磨损;疲劳性能;表面粗糙度;接触力学;磨损机理
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