[发明专利]一种基于有限元的热-机械-磨损耦合分析数值模拟方法

摘要

本发明涉及一种基于有限元的热-机械-磨损耦合分析数值模拟方法，其包括以下步骤：建立有限元模型；将热-机械-磨损耦合过程离散化；利用商用有限元软件进行热-机械耦合分析；输出接触对的温度场和接触压力场；计算磨损量，确定磨损方向；输出节点磨损量和磨损方向；修正节点位移，更新有限元模型；判断所有增量步是否均已完成，如果未完成则返回循环操作，直到所有增量步均已完成为止，如果完成则输出所有增量步的接触节点所对应的接触压力场分布、温度场分布和磨损量分布。由于本发明将商用有限元软件作为平台，因此简单而可靠，磨损量的计算在有限元软件内部完成，快速而高效。本发明可以广泛应用于涉及干滑动摩擦的结构分析中。

主权项

一种基于有限元的热‑机械‑磨损耦合分析数值模拟方法，其包括以下步骤：1）对构成接触对的两个零件分别建立有限元模型；2）将热‑机械‑磨损耦合过程所持续的时间历程离散化为N个增量步；3）对每个增量步分别进入4）～8）进行操作；4）在每一增量步对接触对的有限元模型进行热‑机械耦合分析，得到接触对的所有接触节点所对应的接触压力和温度，所述接触节点包括边界节点和非边界节点；5）输出每一增量步所对应接触对的所有接触节点的接触压力和温度，用以绘制相应云图；6）根据接触压力场分布及接触节点的相对滑移速度，计算相互接触零件各自接触面上的各个接触节点的磨损量，并确定各个接触节点的磨损方向；7）输出步骤6中得到的所有接触节点的磨损量和磨损方向，用以绘制磨损量云图；8）对接触压力与相对切向滑移均不为零的接触节点的位移进行修正，更新有限元模型；9）判断所有增量步是否均已完成，如果未完成则返回步骤4），循环操作，直到所有增量步均已完成为止；如果完成则输出所有增量步的接触节点所对应的接触压力场分布、温度场分布和磨损量分布。