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220 基于matlab的考慮直齒輪熱彈耦合的動(dòng)力學(xué)分析，輸入主動(dòng)輪、從動(dòng)輪各類參數(shù)，考慮潤(rùn)滑油溫度、潤(rùn)滑油粘度系數(shù)等參數(shù)，輸出接觸壓力、接觸點(diǎn)速度、摩擦系數(shù)、對(duì)流傳熱系數(shù)等結(jié)果。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。

靜態(tài)摩擦區(qū)域內(nèi)摩擦系數(shù)計(jì)算函數(shù)為 Dynamic Threshold Velocity動(dòng)態(tài)門檻速度：接觸對(duì)間相對(duì)速度絕對(duì)值大于此值，摩擦系數(shù)采用設(shè)定的動(dòng)摩擦系數(shù)；相對(duì)速度大于靜態(tài)門檻速度小于動(dòng)態(tài)門檻速度時(shí)，摩擦系數(shù)計(jì)算函數(shù)為 Static Friction Coefficient靜摩擦系數(shù)：靜摩擦系數(shù)，計(jì)算物體由靜止到運(yùn)動(dòng)所克服摩擦力

然后，根據(jù)滑移率依賴性（即摩擦力從最大值下降到最小值的速度）來(lái)設(shè)定衰減系數(shù)。恢復(fù)系數(shù)是根據(jù)摩擦力從最小值恢復(fù)到最大值所需的時(shí)間來(lái)設(shè)定的。滑移平滑系數(shù)則根據(jù)摩擦與滑移曲線初始斜率來(lái)確定，最小滑移率描述了初始非線性摩擦曲線與線性摩擦曲線的接近程度。見圖1。結(jié)果分析圖4和圖5中橫向位移vs切向力圖的對(duì)比表明，從一個(gè)循環(huán)到下一個(gè)循環(huán)，與切向力相反的摩擦力隨著預(yù)緊載荷的減小而減小。

滾動(dòng)摩擦力矩計(jì)算公式為式中，n為傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速；?ish為剪切加熱折減系數(shù)；?rs運(yùn)動(dòng)補(bǔ)給折減系數(shù)；Grr為滾動(dòng)摩擦力矩計(jì)算變量，與軸承類型、軸承平均直徑、徑向力和軸向力有關(guān)，可在SKF軸承產(chǎn)品中查詢。與軸承中可用的潤(rùn)滑劑量相比，并非所有潤(rùn)滑劑都能通過(guò)接觸區(qū)域。只有少量的潤(rùn)滑劑用于形成流體動(dòng)力膜。因此，接觸區(qū)入口附近的一些油被排出，并產(chǎn)生逆流。

圖6 設(shè)置分析步圖7 歷程輸出（方便后續(xù)在可視化步驟中直接輸出荷載位移曲線）4、 相互作用鋼管與墊塊的接觸面采用面面接觸設(shè)置，其中法向定義為硬接觸，切向按實(shí)際工況賦予0.5的摩擦系數(shù)；鋼管與混凝土的接觸面采用面面接觸設(shè)置，其中法向定義為硬接觸，切向按實(shí)際工況賦予 0.3 的摩擦系數(shù)；加載參考點(diǎn)與試件頂部表面通過(guò)耦合約束實(shí)現(xiàn)荷載傳遞，底部邊界條件設(shè)置為固定約束。

圖 2 網(wǎng)格模型的示意圖3、定義各部件之間的接觸關(guān)系。軟件會(huì)自動(dòng)在相互鄰近的部件之間設(shè)置綁定接觸。將螺栓與孔之間的接觸類型改為無(wú)摩擦接觸，其余所有接觸均設(shè)置為摩擦接觸，摩擦系數(shù)取 0.2。本案例重點(diǎn)考察梁與柱之間的接觸，并采用摩擦接觸進(jìn)行計(jì)算。螺栓預(yù)緊力會(huì)在梁與柱之間產(chǎn)生壓力，而摩擦接觸可阻止二者發(fā)生相對(duì)滑移（見圖 3）。

Moldex3D熱傳系數(shù)精靈提供友善且方便的流程，幫助用戶輕松設(shè)定各種材料、接觸壓力、粗糙度或是間隙大小的接口熱傳系數(shù)。同時(shí)使用者也可以根據(jù)分析需求，獨(dú)立設(shè)定不同成型階段的熱傳系數(shù)。 步驟 1：開始 準(zhǔn)備一個(gè)分析模型，生成實(shí)體網(wǎng)格后執(zhí)行最終檢察，或是匯入一個(gè)實(shí)體網(wǎng)格文件(MFE)。點(diǎn)擊邊界條件頁(yè)簽中的熱傳系數(shù)圖標(biāo)，喚起設(shè)定精靈，并指定邊界條件數(shù)據(jù)名稱。

通過(guò)有限元軟件對(duì)鋼絲繩進(jìn)行非線性接觸求解，很多學(xué)者為了使求解更快地收斂，忽略內(nèi)部鋼絲之間的摩擦，將摩擦系數(shù)設(shè)為0。本文考慮摩擦的影響，設(shè)置摩擦系數(shù)為0.115。同時(shí)考慮Von Mises屈服準(zhǔn)則，設(shè)置材料屈服極限為1 500 MPa。將有限元軟件的程序單位均使用kN、cm進(jìn)行輸入，得到的應(yīng)力單位為107 Pa。

摩擦系數(shù)標(biāo)簽 (Friction Coefficients Tab)料管材料摩擦系數(shù)一律高于螺桿材料摩擦系數(shù)，以保證熔融塑件會(huì)朝著噴嘴正數(shù)移動(dòng)。其默認(rèn)值分別是 0.30 與 0.20。如同「實(shí)體轉(zhuǎn)換模型」，選取默認(rèn)的「散量」模型可保證能夠良好預(yù)測(cè)沿著螺桿的壓力變化。

Moldex3D將壁滑移現(xiàn)象對(duì)于模具表面的影響考慮進(jìn)模擬分析中，使用者可于壁滑移邊界條件中，設(shè)定特定的摩擦系數(shù)與壁剪切應(yīng)力；摩擦系數(shù)與壁剪切應(yīng)力量值越大，表示模面越為粗糙，將導(dǎo)致更大的流動(dòng)阻力。以下為在Moldex3D中設(shè)定壁滑移邊界條件的步驟： 步驟 1：分析開始前，首先需先行設(shè)定壁滑移邊界條件。

直接修改橡膠壓縮分析步中位移邊界條件即可： 交互模組 1、定義橡膠與其它部件接觸關(guān)系 橡膠與周圍部件均是有限滑移面面接觸，摩擦系數(shù)取0.1。

材料的摩擦系數(shù)由兩部分組成，即：摩擦的黏附和塑性變形。可以表示為 前者是摩擦表面黏附的貢獻(xiàn)，后者是摩擦表面塑性變形的貢獻(xiàn)。這兩個(gè)部分均依賴于摩擦片材料的化學(xué)和力學(xué)性能。此外，也受摩擦面粗糙度影響。 摩擦面的黏附相互作用可以由摩擦片有效接觸面積描述。當(dāng)摩擦片因一定的法向力相互接觸時(shí)，首先接觸的是表面較凸的部分。

下列例子定義了粘接： 工具和工件之間的接觸對(duì)： 工具和工件之間的摩擦接觸是熱生成的主要來(lái)源，因此在工具和工件之間定義標(biāo)準(zhǔn)面-面接觸對(duì)，在工件上接觸表面使用CONTA174單元，在工具表面使用TARGE170單元，如下圖所示： 使用兩個(gè)實(shí)常數(shù)來(lái)定義摩擦生熱，首先定義摩擦耗散功轉(zhuǎn)化為熱量的百分比，F(xiàn)HTG實(shí)常數(shù)定義為1，意味著所有摩擦耗散功都轉(zhuǎn)化為熱量；然后定義接觸面和目標(biāo)面的熱分布系數(shù)

4) 嚴(yán)重不連續(xù)迭代與平衡迭代：當(dāng)某節(jié)點(diǎn)的接觸或摩擦狀態(tài)在一次迭代中發(fā)生變化，即為嚴(yán)重不連續(xù)迭代；當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)的接觸和摩擦狀態(tài)不再變化時(shí)，即為平衡迭代。嚴(yán)重不連續(xù)迭代是接觸分析中的常見現(xiàn)象，不表示模型存在錯(cuò)誤。通常，隨著迭代進(jìn)行，發(fā)生嚴(yán)重不連續(xù)變化的節(jié)點(diǎn)數(shù)會(huì)減少，最終進(jìn)入平衡迭代并達(dá)到收斂。

?自動(dòng)決定：求解器根據(jù)成型條件自動(dòng)給定熱傳系數(shù)以逼近在真實(shí)情況下不均勻熱傳系數(shù)分布 ?由熱傳系數(shù)：分別定義在流動(dòng)階段、保壓階段、離模階段和熱流道的熱傳系數(shù)，此默認(rèn)值根據(jù)一般情形給定。 ?固定模溫：假設(shè)模座溫度不受成型過(guò)程影響，保持使用者所設(shè)定模溫 ?冷卻(熱流道熱傳)：定義冷卻分析時(shí)，熱流道與模座接觸面的熱傳系數(shù)。默認(rèn)值為表絕熱之0 (W/m2K)。

不銹鋼的抗滑移系數(shù)設(shè)定為0.4，不銹鋼高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力為170kN，不銹鋼環(huán)槽鉚釘預(yù)緊力為205.6kN，不考慮焊縫的影響。 本章選用abaqus有限元軟件進(jìn)行建模分析，螺栓或鉚釘單元為實(shí)體單元C3D8R，其余均選擇abaqus2019新開發(fā)的實(shí)體殼單元CSS8，具體有限元模型見圖3。連接板件之間的接觸和螺栓與連接板件之間的接觸選擇有限滑移的面-面接觸以保持較大的滑移。

階段3過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)方程為式中，ksr、csr分別為結(jié)合套內(nèi)插齒與導(dǎo)向塊側(cè)面擠壓的等效剛度和阻尼系數(shù)；N 為結(jié)合套內(nèi)插齒數(shù)目，N=16；n為非線性指數(shù)因子，n=2.2；Flt2為結(jié)合套內(nèi)插齒插入導(dǎo)向環(huán)導(dǎo)向孔時(shí)產(chǎn)生的軸向反作用阻力。階段4：該階段開始時(shí)，內(nèi)插齒斜面與插槽斜面相接觸。