摩擦磨損abaqus的案例
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Abaqus輪-軌接觸摩擦磨損(UMESHMOTION子程序)仿真案例講解 ￥600
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磨損量統計
基于COMSOL軟件的摩擦磨損數值仿真 ￥1000
<p>本案例建立了一簡化軌道和半球體結構，基于<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/comsol" rel="noopener noreferrer" target="_blank">COMSOL軟件</a>仿真了半球體結構在軌道中往復移動過程中，對軌道的摩擦應力以及對軌道的磨損量進行了計算，仿真結果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/deca87c7b6dd4068b89a69ae1a930016.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>軌道摩擦受到的應力動態分布</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/53899b728aff47d1b153b6396e2c1308.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>軌道上凸起結構的磨損量分布</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作</p><p><br></p>
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ANSYS workbench 摩擦磨損案例 ￥5
ANSYS workbench 摩擦磨損案例
【科研分享】鋼摩擦片的可行性及磨損研究
粘附磨損如圖3所示：
圖3 粘附磨損示意圖
粘附磨損表示一個摩擦面的表面一部分由于原子間的相互吸引粘附到另一個摩擦擦面上，這常見于較軟摩擦面中弱約束區域。但是粘附摩擦力和粘附磨損沒有直接的關系，即：較大的粘附摩擦力也可能具有較小的粘附磨損，反之亦然。粘附磨損的公式為V=KNd/H. V 為磨損的體積，K為磨損系數，d為累積滑移位移，H為較軟摩擦表面的硬度。K值對于不同材料組成的摩擦系統取值較小，而對于相似的材料取值較大。這就解釋了盡管表面硬度近似相同的半硬盒黃銅與低碳鋼摩擦的磨損要比低碳鋼與低碳鋼的摩擦帶來的磨損小的多。
除了粘附磨損外，還有就是磨粒磨損。如下圖所示：
圖4 磨粒磨損
磨粒磨損是由于犁溝效應引起，即犁溝效應產生的小硬顆粒在兩摩擦面之間滑動,進而加速磨損。
文章所進行試驗的摩擦試件均由鋼材組成，摩擦系統構成如圖5所示：
圖5測試的摩擦系統
且不同等級的鋼材摩擦片可假定具有相似的兼容性。因此，當摩擦面開始滑移時，由于摩擦面表面存在氧化物，所以有效接觸面積較小，因此粘附摩擦力較小。隨著摩擦的進行，摩擦表面的氧化物剝落，摩擦表面的有效接觸面積大大提高，進而粘附摩擦力也大為提高，并進入了穩定的摩擦階段，且此階段的摩擦特征取決于摩擦片材料的力學特征和隨后的磨損機制。盡管不同等級鋼材存在不同的晶體構造和合金元素可能影響摩擦材料的兼容性，但這些影響被證實是微小的。
對于不同等級鋼材制作的摩擦片,一個顯著不同是材料的硬度，這可能會對改善摩擦性能有積極作用。在摩擦學應用中，兩摩擦面材料應選擇不同表面硬度的材料制作。這樣的組合可以較好地改善摩擦的性能。學者指出，較硬的摩擦更加耐磨，可以降低摩擦表面的粘附磨損。
展開 有沒有球和平面摩擦磨損的實例
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什么是空氣軸承，真的能無摩擦磨損嗎？
優點
非接觸軸承，低摩擦
寬范圍的轉速操作能力：從0rpm至350000rpm以上
這些主軸具特有的高剛性和高負載能力，可液體冷卻，僅產生低動態偏心。
高旋轉精度，低主軸移動誤差
由于非接觸表面而具有較長的使用壽命
低產熱
缺點
制造過程中要求高幾何精度
需要潔凈且干燥的加壓空氣供應
空氣軸承的最大缺點，大概就是對精度要求高、生產技術難度大了吧，這也是為什么這種在設計負載內，能做到無摩擦、無磨損的軸承沒有普及了。
空氣軸承真的能無摩擦，無磨損嗎？
優點
非接觸軸承，低摩擦
寬范圍的轉速操作能力：從0rpm至350000rpm以上
這些主軸具特有的高剛性和高負載能力，可液體冷卻，僅產生低動態偏心。
高旋轉精度，低主軸移動誤差
由于非接觸表面而具有較長的使用壽命
低產熱
缺點
制造過程中要求高幾何精度
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空氣軸承的最大缺點，大概就是對精度要求高、生產技術難度大了吧，這也是為什么這種在設計負載內，能做到無摩擦、無磨損的軸承沒有普及了。
【5/17更新】空氣軸承真的能無摩擦、磨損嗎？
有沒有一種軸承，只要不超過它的設計負載，軸承就不會產生摩擦和磨損？答案是有的，就是空氣軸承。
今天我們就來聊聊空氣軸承是什么，以及為什么要使用空氣軸承。
什么是空氣軸承？
大多數人在說到軸承時，通常會想到滾珠軸承。在此類軸承中，固定表面和移動表面被一系列潤滑滾珠隔離。這些滾珠沿著特殊軌道或滾道運動。也許最常見的應用，是一個軸在固定的輪轂內旋轉，例如汽車或自行車前輪上的驅動軸。
在空氣軸承中，滾珠由氣墊代替。空氣軸承最為人熟知的應用之一或許是氣墊船。
巨大的風扇在氣墊船下方吹動空氣，通過彈性橡膠 “裙邊” 阻止空氣的逸出。氣墊船下方所產生的高氣壓能夠支撐船體重量，因而使其漂浮在氣墊上。巨大的氣墊不僅起到支撐船體重量的作用，而且還作為一個軟彈簧使船體平穩地漂浮在粗糙的陸地表面或水面上。
可將同樣的原理運用在轉軸軸承。將高壓空氣注入轉軸和固定軸承之間的空隙中。該空隙非常小（約為 0.01 毫米），從而使得空隙中的空氣壓力保持不變。而且，這一狹小的空隙也顯著降低了氣墊的“彈性”，從而使軸非常精確地固定，即僅可產生低動態偏心。由于摩擦力很低，軸便可以自由地旋轉，而且空氣壓力可確保轉軸不與固定軸承表面相接觸。
空氣軸承最常用的氣體介質是空氣，根據不同需要也可以是氮氣、氫氣、氦氣、二氧化碳等等。如今在一些先進的機械設備中，需要更高精度、更長使用壽命和更大承載能力的軸承，空氣軸承就能滿足這樣的要求。
為什么使用空氣軸承？
展開 考慮摩擦生熱時的磨損有限元仿真 ￥100
本例為上一例的延續，在進行磨損仿真時，考慮摩擦產熱及摩擦系數、磨損系數隨溫度的變化，需進行熱/結構仿真，可拓展應用于剎車制動等領域。
本例所設置摩擦系數隨溫度變化曲線如下
磨損系數隨溫度變化曲線如下
磨損深度變化動畫如下
滑塊溫度變化動畫如下，可見在接觸位置由于摩擦不斷產生熱量，由接觸位置逐漸向其他位置擴散。
ABAQUS橡膠磨損：幫助文檔輪胎磨損例子
即使輪胎在很低的速度下轉動，轉動的輪胎的摩擦壓力和靜止的摩擦壓力差別是非常大的；因此在第一步的穩態傳輸分析和最后一步的靜態分析之間可能會出現不連續。此外，在穩態傳輸分析的開始摩擦系數為0到結束時達到一個特定的值，用變化的摩擦系數來確保摩擦力隨著更加小的載荷增量減小。在獲得穩態轉動分析方案中，在abaqus中設置更加小的載荷增量來達到收斂是很重要的。
一旦輪胎靜態的接地印跡分析計算好，穩態轉動接觸問題就能使用*STEADY STATE TRANSPORT選項。本例中的第一個仿真分析是為了獲得在不同角速度下全制動和全驅動直線行駛的穩態轉動工況。我們同樣計算自由轉動直線行駛工況。在自由轉動工況下將計算不同的側偏角。在上述的兩個工況中將在*STEADY STATE TRANSPORT分析步中使用LONG TERM參數來忽略材料的歷史效果。第三個分析將穩態轉動分析的第一個直線行駛分析的部分內容；也就是忽略通過第一步中LONG TERM的參數來包括材料的歷史效果。上述的三個分析都是保持車速在10km/h下進行仿真。第四個分析的目的是獲得輪胎和直徑為1.5m的剛性圓柱接觸工況，圓柱以3.7rad/s轉動。
在第一個仿真分析中(rollingtire_brake_trac.inp)，全制動工況通過用*STEADY STATE TRANSPORT分析步來設置開始的摩擦系數到用使用*CHANGE FRICTION選項設置最后的摩擦系數為1來實現，這樣地面前進的速度和角速度合并將導致全制動。*TRANSPORT VELOCITY和*MOTION選項都是為了這個目的。下面將得到全制動下一致的評估的角速度。一個自由轉動的輪胎一圈行駛的距離更多取決于它的中心高度，而更少依賴于它的自由半徑。
展開 基于ABAQUS的AlN絕緣涂層磨損機理仿真研究
載荷垂直于基體，滾動體與基體兩者建立面面接觸，法向接觸設置為硬接觸，切向接觸設置為定摩擦系數。根據實驗測試結果，滾動體與涂層基體之間的摩擦系數取平均值0.3。
圖1 氮化鋁摩擦磨損實驗幾何模型
1.2 ABAQUS/Standard中的Archard磨損模型
Archard磨損模型是使用最為廣泛的一種磨損模型，多用于預測每個節點的材料去除率[8]，其通用形式：
式中:V—磨損過程中去除材料的體積；s—滑行距離；F—法向載荷；K—無量綱磨損系數；H—磨損材料的硬度。對公式進行推導和變形可得到：
式中：hi+1—進行到（i+1）次增量步時的總磨損量；pi—第i次增量步時的接觸壓力；kD為無量綱磨損系數；hi—第i次增量步的磨損深度。在有限元仿真計算當中，為了實現摩擦塊磨損行為的求解，可以通過調用UMESHMOTION子程序，利用Archard磨損模型求得摩擦塊的磨損量。
1.3 ABAQUS/Explicit中的JH-2磨損模型
Johnson-Holmquist (JH-2）模型是一種彈塑性損傷材料模型，常用于描述大應變率和高壓下的玻璃和陶瓷等脆性材料，該模型能夠捕捉脆性材料的去除機制[11]，氮化鋁材料的JH-2模型相關常數，見表1。
表1 氮化鋁的JH-2模型參數[12]
在ABAQUS中編譯inp文件可構建JH-2陶瓷損傷模型，見圖2，在裝配時輸入由Archard模型計算的磨損深度a。為模擬涂層材料的破損需在單元設置中勾選單元刪除，載荷施加方向為摩擦力方向，為滾動體施加在摩擦方向的線速度。采用動力顯式分析對磨損過程進行求解。
展開 Abaqus 磨損仿真：從原理到實戰指南 ￥9.9
</p><p><strong>1.2 Archard磨損模型及其形式</strong></p><p>Abaqus提供了4種Archard磨損模型，主要分為兩大類：</p><p><strong>第一類：與摩擦系數相關</strong></p><p><span style="color: rgb(51, 112, 255);">? </span>適用于磨損主要由滑動摩擦主導的場景（如零件滑動摩擦）。</p><p><span style="color: rgb(51, 112, 255);">? </span>其物理本質與摩擦消耗的能量相關。</p><p><span style="color: rgb(51, 112, 255);">? </span>磨損速率與摩擦能密度耗散率成正比。</p><p><strong>第二類：與摩擦系數無關</strong></p><p><span style="color: rgb(51, 112, 255);">? </span>適用于低摩擦或無摩擦場景（如純擠壓導致的磨損）。</p><p><span style="color: rgb(51, 112, 255);">? </span>磨損主要與接觸壓力相關。</p><p>磨損系數可定義為磨損量、接觸壓力、溫度及場變量的函數，從而實現復雜行為的模擬。
展開 abaqus粗糙表面的微動磨損分析
切向微動會引起結構的磨損并導致疲勞損傷產生。本文基于Abaqus分析了粗糙表面的微動磨損行為。
進行粗糙表面的微動磨損分析，首先需要建立粗糙表面的幾何模型。試驗表明分形理論可以有效表征粗糙面的幾何特征。二維表面的輪廓由W-M分形函數確定
通過python結合式(1)可以得到模型輪廓如下。
圖 1 Python生成的輪廓
圖 2 粗糙面網格
磨損模型如下
通過umeshmotion子程序將式(2)磨損模型引入有限元分析。
壓頭上，法向施加固定載荷，切向施加周期性位移。計算得到的結果如下所示。
圖 3 光滑表面和粗糙表面磨損后的變形對比
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