导电滑环的接触力学特征与磨损寿命分析-一般力学与力学基础专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 湘潭大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名 日期： 年 月 日 导师签名 日期： 年 月 日 摘 要 导电滑环是一种通过滑动接触来实现两个相对转动机构的图像、数据信号及动 力传递的精密输电装置，广泛地运用于机械、电子、航天航空等领域。因此，选用 适当的接触模型描述导电滑环的使用寿命至关重要。导电滑环的使用寿命不仅与外 部因素有关，还与材料的硬度、弹性模量以及接触表面的粗糙度等因素存在相应的 联系。本文在借鉴已有的实验基础上，从微观角度出发，通过建立纯力学接触模型 和热-力-电多场耦合接触模型，对导电滑环摩擦副的接触力学特征与磨损寿命进行 了对比和分析。其主要的工作如下： 1. 从微观角度出发，通过利用塑性变形接触过程中微凸体接触单元体积守恒 原理，建立微凸体单元的弹塑性接触模型，得到了法向变形量与外加载荷、接触面 积和平均接触压强之间的关系，为建立椭球微凸体接触模型提供理论基础。 2. 在考虑接触粘性的条件下，通过有限元模拟分析，建立了接触单元在单一 外加载荷作用下的接触力学模型。在此基础上得到了导电滑环接触表面的真实接触 面积与外加载荷的关系，利用此关系表达式，得到了导电滑环在粘着磨损状态下的 机械磨损寿命方程。 3. 利用有限元软件分析了微凸体在电接触过程中的力学特征，通过数值模拟 得到了接触单元在多场耦合下的接触力学模型。在此基础上得到了导电滑环在电接 触磨损状态下的寿命方程，通过与机械接触磨损的对比，对导电滑环电接触磨损进 行了合理的解释与分析。 关键词：导电滑环；弹塑性接触；电接触；粘着磨损；磨损寿命 I Abstract Electric slip rings are sophisticated devices of electric contact that transmit images, data signals and power of two relative revolving ring via sliding contact. They are widely used in machinery, electronics, aeronautics and astronautics, which makes it a vital point to account for the service life of slip rings with applicable sliding contact models. Since the service life of slip rings has something to do with contact state, stiffness of material, elasticity modulus, and roughness of contact surface, this paper , based on previous experiments, attempts to explore the contact performance and longevity of slip ring friction pairs from a microcope point of view by introducing pure mechanical contact model and the contact model of multi-physics coupling effect of thermo-elastic-electro. Highlights are as follows: This paper builds a elastoplastic contact model of asperity units based on the principle of volume conservation of contacting asperity units during plastic deformation co