粗糙表面弹塑性接触滑动摩擦的热动力学研究

建立粗糙表面形貌的三维表征模型，通过实测工程粗糙表面来确定结构尺寸参数，由此建立不同接触状态、不同运动形式下粗糙表面滑动摩擦热动力学模型，考虑粗糙接触界面热流耦合、热机械耦合、摩擦系数随温度变化、材料弹塑性变形、微凸体间相互作用等对温度场/压力场/应力场的影响。通过数值模拟和实验验证手段，系统探讨粗糙表面的数值表征，摩擦热、材料弹性变形、塑性变形、弹塑性变形等对材料摩擦磨损机理的影响规律。研究得出一种更为实用的有限元计算基础上的弹塑性应力计算方法；得出不同运动形式、不同接触状态下材料粗糙表面在摩擦滑动过程中最高温度、最大接触压力和最大剪应力的位置及其与其他影响因素的关系；得出滑动速度、外加压力、体积温度、摩擦系数、材料热物理特性等参数变化对粗糙表面滑动摩擦瞬态温度场、压力场和应力场的影响规律及其弹塑性变形情况；分析影响摩擦表面接触性能和摩擦磨损机理的关键因素，为研究磨损机理提供理论基础。