Marc磨損分析

1、Marc磨損分析1 概述     對于承受反復(fù)載荷的結(jié)構(gòu)，機械磨損是一個非常重要的物理現(xiàn)象。針對這一行為，通常先確定表面應(yīng)力，然后通過疲勞計算得到表面材料的壽命。對于一些工程應(yīng)用問題，包括制造、盤式制動、軸承、齒輪、輪胎和密封，知道磨損的總量和可能引起的幾何變化是非常重要的。對于拋光，表面磨損是必須要有的正常行為。Marc在2008r1版增加了結(jié)構(gòu)磨損模擬的功能，該功能在2010版中得到了進(jìn)一步的加強。下面就該功能做一個簡單介紹。2功能介紹        磨損可以定義為由于機械或化學(xué)過

2、程引起的材料移除。后者可以通過用戶子程序UWEARINDEX加以考慮，但不在通常的磨損分析中加以考慮。Marc中的磨損模型，基于Archard方程，不能用于劇烈的磨損行為。file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image002.gif式中：K是磨損系數(shù)，F(xiàn)法向力，Gt為滑移距離，H為硬度。將上式轉(zhuǎn)化為增量形式，并用法向應(yīng)力替代法向力（對梁單元例外，以后再討論）?？梢缘玫揭幌盗心Ｐ停篺ile:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image004.gif  

3、0;                                          簡單Archard模型file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image006.gif         &#

4、160;         Bayer指數(shù)模型file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image008.gif                     考慮熱激活能的Bayer指數(shù)模型上列各式中：file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image010.gif 是垂直表面方向的磨損變

5、化率；  為法向應(yīng)力；Vrel 為相對滑動速度；T0 為激活溫度；T  為當(dāng)前溫度。一個增量步中，磨損量為file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image010.gift。磨損后節(jié)點的坐標(biāo)值要做相應(yīng)的調(diào)整。因而這也要求分析步長不能過大。另外如果磨損累積量很大，需要做網(wǎng)格重劃分。磨損分析可以采用所有的實體單元、殼單元和梁單元。3前后處理菜單在Mentat 2008中磨損的模型及相關(guān)的參數(shù)是在邊界條件中定義的。對于邊磨損采用EDGE SURFACE WEAR菜單，面磨損采用FACESURFAC

6、E WEAR菜單。具體參見下圖。file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image012.jpg           圖1Mentat2008的磨損模型及參數(shù)定義菜單     Mentat2010開始將磨損的模型及相關(guān)參數(shù)的定義移到接觸體的定義菜單中。參見下圖：file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image014.jpg   

7、            圖2 Mentat2010的磨損模型及參數(shù)定義菜單     Mentat2013.1的磨損的模型及相關(guān)參數(shù)的定義菜單參見下圖：file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image016.jpg                圖3 Mentat2013.1的磨損模型及參數(shù)定義菜單4例題

8、介紹在Marc的隨機安裝的文檔中的用戶手冊E卷有兩個磨損分析例題可供參考，分別為第章的例28和例29。例28模擬切削過程的刀具的磨損，刀具為變形體并考慮了網(wǎng)格重劃分，并比較了兩種不同形狀的刀具的影響。采用簡單的Archard 磨損模型，硬度為1000，磨損系數(shù)為1e-8。具體模型定義和結(jié)果參見下列各圖。file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image018.gif file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image020.gif圖4 接觸體的定義圖5 不同

9、形狀的刀具file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image022.gif 圖6 刀具形狀的磨損指數(shù)file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image024.gif圖7 刀具形狀的磨損指數(shù)例29模擬塊體和環(huán)狀試樣磨損，采用了四種不同的模型：.環(huán)形試樣為剛體，只考慮塊體的磨損；B.環(huán)形試樣也采用變形體，兩個物體均考慮存在磨損；C.考慮熱機耦合，環(huán)形試樣設(shè)為有熱交換的剛體，用表定義硬度隨溫度變化；D.類似C，但采用用戶子程序UWEARINDEX來定義磨損定律。&

10、#160; 對于模型A和B采用的是基本的Archard 磨損模型，其磨損系數(shù)為1000，參數(shù)定義參見圖2。file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image026.gif 圖8 基本模型file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image028.gif圖9 模型得到的磨損量圖10 模型B得到的磨損量 file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmsohtmlclip101clip_image032.gif圖11 模型C得到的磨損量file:/C:UsersuserAppDataLocalTempmso