《基於微觀接觸力學和並行計算的齒輪摩擦學研究》是依託西南交通大學，由王戰江擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於微觀接觸力學和並行計算的齒輪摩擦學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王戰江
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著微觀接觸力學、計算機並行算法和大數據技術的發展，考慮微觀特性的齒輪接觸研究成為可能。本項目旨在針對非均質新型梯度材料齒輪，如M50 NiL，Pyrowear 675鋼，著重進行以下研究：（1）構建典型非均質材料（包括梯度材料和含雜質材料）齒輪接觸算法模型，推導三維多層材料在單位壓力和切向力作用下的位移解和應力解；（2）運用並行計算方法和大數據處理技術，進行局部應力、塑性應變和潤滑模型計算，提出高效高精度的數值求解方法；（3）進行多因素耦合的齒輪潤滑研究，充分考慮材料梯度特性、局部細觀特性、表層下塑性流動、表面粗糙度以及潤滑油特性等，進而揭示巨觀嚙合行為與微觀界面行為的影響規律和機理；（4）基於實驗研究和理論模型，揭示典型非均質材料齒輪的界面失效機理。研究成果將為齒輪材料的最佳化設計提供理論基礎，並為研製新型高性能齒輪奠定科學基礎。
結題摘要
在本基金資助下，項目團隊基於微觀接觸力學對齒輪摩擦學進行了系統深入的研究，包括多層材料和梯度材料的接觸和彈流潤滑；含雜質材料的高副接觸和疲勞；兩無限大半空間中特徵應變產生彈性場；直齒圓柱齒輪摩擦係數、機械能量損失及微點蝕疲勞失效。主要成果包括：1、基於Papkovich-Neuber彈性勢函式建立了多層和梯度材料接觸和潤滑模型及其快速數值求解方法；2、基於Eshelby的等效特徵應變法建立任意分布雜質對接觸疲勞影響模型； 3、理論推導兩半空間中特徵應變產生彈性場的解析解；4、利用雙滾子對滾摩擦學實驗模擬線接觸輪齒嚙合，在較大參數變化範圍內設計雙滾子對滾摩擦學實驗，得出一個較為準確地可適用於工程實際的界面摩擦係數經驗公式。通過以上研究建立了考慮實際材料微觀局部特徵的接觸和潤滑理論模型和快速算法，建立了以滑滾比為主線的齒輪摩擦學實驗框架，成果為研究真實齒輪接觸行為提供理論和實驗指導。
