磨料磨損

目錄
前言
第1章 概論 1
1.1 磨料磨損的定義和分類 1
1.2 人類運(yùn)用和抵抗磨料磨損的簡(jiǎn)史 3
1.3 磨料磨損的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例 16
1.4 磨料磨損研究的價(jià)值 25
參考文獻(xiàn) 28
第2章 磨損力學(xué)簡(jiǎn)介 31
2.1 磨損過(guò)程的彈性接觸 31
2.2 磨損過(guò)程的彈塑性接觸 36
2.3 磨損過(guò)程的疲勞與損傷 42
參考文獻(xiàn) 47
第3章 磨料幾何形狀的表達(dá) 48
3.1 引言 48
3.2 關(guān)于磨料特性描述的思考 52
3.3 磨料外形的頻域模型 53
3.4 磨料外形頻域描述的試驗(yàn)方法 54
3.5 磨料外形頻域描述的計(jì)算方法 54
3.6 磨料外形頻域描述的計(jì)算結(jié)果和討論 56
參考文獻(xiàn) 59
第4章 二體磨料磨損 61
4.1 材料二體磨料磨損的機(jī)理 61
4.1.1 微觀切削磨損機(jī)理 61
4.1.2 低周疲勞磨損機(jī)理 61
4.1.3 微觀斷裂 (剝落) 機(jī)理 63
4.1.4 磨料磨損的影響因素 63
4.2 二體磨料磨損的經(jīng)典模型 75
4.2.1 Archard模型 75
4.2.2 Rabinowicz的單顆粒切削模型 76
4.2.3 Moore模型 77
4.2.4 Garrison-Garriga模型 78
4.2.5 Zum Gahr模型 78
4.2.6 Jacobson等的統(tǒng)計(jì)模型及Jiang等的修正 79
4.2.7 Halling-Finkin模型 79
4.2.8 Sundararajan的塑變模型 80
4.3 材料力學(xué)性能和二體磨料磨損試驗(yàn) 81
4.3.1 單軸拉伸試驗(yàn) 81
4.3.2 單磨料劃痕試驗(yàn) 83
4.3.3 銷盤二體磨料磨損試驗(yàn) 88
4.4 磨料表面的生成 93
4.4.1 磨料模型的構(gòu)建 94
4.4.2 磨料參數(shù)分布的確定 96
4.4.3 磨料面的生成 102
4.5 磨損因子估計(jì)的有限元方法 105
4.5.1 Azarkhin-Boklen脊形貌曲線擬合方程 106
4.5.2 磨料磨損過(guò)程的有限元法模擬 109
4.5.3 三維有限元方法模擬結(jié)果 112
4.6 材料二體磨料磨損的計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè) 115
4.6.1 數(shù)值計(jì)算模型的原理 116
4.6.2 犁溝與變形脊的形貌處理 121
4.6.3 材料線磨損率的計(jì)算 123
4.7 考慮磨料統(tǒng)計(jì)規(guī)律時(shí)材料磨損的預(yù)測(cè) 127
4.7.1 磨損因子fab與壓深曲線擬合方程 127
4.7.2 考慮磨料尺寸統(tǒng)計(jì)分布的材料二體磨料磨損模擬 128
4.7.3 二體磨料磨損中磨料的“尺寸效應(yīng)” 133
參考文獻(xiàn) 139
第5章 三體磨料磨損中磨料的運(yùn)動(dòng)方式 145
5.1 材料三體磨料磨損機(jī)理 145
5.2 磨料運(yùn)動(dòng)方式的直接觀察 147
5.2.1 單顆粒三體磨料磨損的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法 147
5.2.2 磨料顆粒運(yùn)動(dòng)方式的觀察及摩擦系數(shù)的測(cè)定 150
5.3 磨料運(yùn)動(dòng)方式的判據(jù) 154
5.4 磨料運(yùn)動(dòng)方式判據(jù)的驗(yàn)證 159
5.5 磨料運(yùn)動(dòng)方式的預(yù)測(cè) 169
5.6 橢球磨料的運(yùn)動(dòng)方式 172
5.6.1 接觸表面壓入?yún)^(qū)域的等效圓方法 172
5.6.2 對(duì)石塚鎮(zhèn)夫模型的修正 174
5.6.3 磨損參數(shù)對(duì)橢球形磨料運(yùn)動(dòng)方式的影響 176
5.7 多邊形磨料的運(yùn)動(dòng)方式 185
5.7.1 基于橢圓截面的多面體磨料外形的構(gòu)建 185
5.7.2 隨機(jī)多面體磨料外形的構(gòu)建 190
5.7.3 多面體磨料表面壓入深度的計(jì)算 193
5.7.4 多面體磨料運(yùn)動(dòng)方式的判定實(shí)例 194
參考文獻(xiàn) 196
第6章 三體磨料磨損中的塑變和切削磨損 198
6.1 三體磨料磨損的試驗(yàn)規(guī)律 198
6.1.1 試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法 206
6.1.2 磨程對(duì)磨損的影響 211
6.1.3 金屬硬度對(duì)磨損的影響 213
6.1.4 磨損面和磨屑形貌觀察 214
6.1.5 討論 218
6.2 三體磨料磨損磨痕的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 219
6.2.1 表面磨痕的統(tǒng)計(jì)模型 221
6.2.2 試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法 226
6.2.3 試驗(yàn)參數(shù)的確定 229
6.2.4 表面磨痕統(tǒng)計(jì)的試驗(yàn)依據(jù) 232
6.3 三體磨料磨損中的切削磨損 234
6.3.1 表面粗糙度的影響 234
6.3.2 磨料顆粒尖銳度的影響 235
6.3.3 金屬硬度的影響 235
6.3.4 短程磨損中金屬切削磨損概率 236
6.4 三體磨料磨損中切削磨損的模擬 238
6.4.1 模擬試驗(yàn)的依據(jù)和技術(shù)路線 239
6.4.2 模擬過(guò)程 240
6.4.3 模擬結(jié)果 245
6.5 三體磨料磨損中的塑性變形磨損 248
6.5.1 試驗(yàn)方法 249
6.5.2 試驗(yàn)結(jié)果和討論 249
6.5.3 塑變磨損的數(shù)學(xué)模型 254
6.6 三體磨料磨損的物理模型 258
6.6.1 磨損物理模型的提出 259
6.6.2 金屬硬度與磨損體積關(guān)系的解釋 260
6.6.3模型的試驗(yàn)驗(yàn)證 262
參考文獻(xiàn) 263
第7章 三體磨料磨損的計(jì)算機(jī)模擬 266
7.1 低周疲勞的基本概念和計(jì)算方法 266
7.2 拉伸試驗(yàn) 269
7.3 使用近似圓球形磨料的三體磨料磨損試驗(yàn) 271
7.3.1 磨料顆粒分布測(cè)定試驗(yàn) 271
7.3.2 試驗(yàn)的方法及測(cè)量 271
7.3.3 磨料顆粒分布的確定 272
7.3.4 磨料磨損試驗(yàn) 276
7.3.5 試驗(yàn)結(jié)果及分析 277
7.4 模擬的基本假設(shè)和Monte Carlo方法 283
7.4.1 [0-1]均勻分布的偽隨機(jī)數(shù)的生成和檢驗(yàn) 284
7.4.2 正態(tài)分布N(μ，σ2)及(a，b)區(qū)間均勻分布偽隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生 287
7.4.3 模擬過(guò)程的基本假設(shè) 289
7.5 關(guān)于磨料的Monte Carlo模擬 290
7.5.1 磨料參數(shù)的選取及確定 290
7.5.2 打靶法生成磨料面 290
7.6 磨料運(yùn)動(dòng)方式及變形脊的確定 293
7.6.1 磨料運(yùn)動(dòng)方式的判定 293
7.6.2 滑動(dòng)磨料顆粒滑動(dòng)對(duì)象的判定 296
7.6.3 滑動(dòng)磨料的磨損處理 297
7.7 材料塑性變形磨損量的計(jì)算 300
7.7.1 滑動(dòng)磨料塑變疲勞磨損 300
7.7.2 滾動(dòng)磨料的塑變疲勞磨損 302
7.7.3 磨損量的計(jì)算 303
7.8 模擬的基本流程和結(jié)果 303
7.8.1 接觸計(jì)算前的預(yù)備工作 304
7.8.2 模擬結(jié)果與試驗(yàn)驗(yàn)證 308
參考文獻(xiàn) 315
第8章 納米尺度的磨料磨損 317
8.1 引言：納米磨料磨損的例子 317
8.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法簡(jiǎn)介 320
8.2.1 勢(shì)函數(shù) 320
8.2.2 晶體缺陷識(shí)別與可視化方法 322
8.3 納米尺度的二體磨料磨損 327
8.3.1 模擬假定與原子模型 327
8.3.2 模擬方法與勢(shì)函數(shù) 328
8.3.3 納米二體磨料磨損中的摩擦 329
8.3.4 納米二體磨料磨損中的磨損 330
8.3.5 銅納米晶的二體磨料磨損 331
8.4 納米尺度的三體磨料磨損 339
8.4.1 磨料運(yùn)動(dòng)方式的預(yù)測(cè) 339
8.4.2 摩擦機(jī)理 344
8.4.3 磨損機(jī)理 346
8.5 硅材料在納米尺度下對(duì)磨損的響應(yīng) 347
8.5.1 相識(shí)別和表征方法 348
8.5.2 算法的實(shí)現(xiàn) 350
8.5.3 納米壓痕中單晶硅的相變 351
8.5.4 納米磨料磨損中單晶硅的相變 356
8.5.5 單晶硅相變的應(yīng)力機(jī)理與準(zhǔn)則 364
參考文獻(xiàn) 367
第9章 磨料流加工理論 372
9.1 引言 372
9.2 磨料流加工技術(shù)的現(xiàn)狀 373
9.2.1 加工介質(zhì)的影響 373
9.2.2 加工參數(shù)的影響 374
9.2.3 AFM理論的研究現(xiàn)狀 375
9.3 磨料流加工中影響因素分析 377
9.3.1 試驗(yàn)設(shè)備和材料選擇 377
9.3.2 試驗(yàn)方案 380
9.3.3 AFM加工效率影響因素 380
9.3.4 加工介質(zhì)的黏溫關(guān)系 385
9.3.5 考慮介質(zhì)黏溫關(guān)系的磨損量表達(dá)式 387
9.3.6 AFM加工過(guò)程流場(chǎng)仿真 390
9.4 單向磨料流加工 395
9.4.1 單向AFM試驗(yàn)裝置 395
9.4.2 單向短程AFM的試驗(yàn)方法 397
9.4.3 單向短程AFM影響因素分析 399
9.4.4 單向短程AFM流場(chǎng)有限元計(jì)算的建立 402
9.4.5 加工介質(zhì)黏度對(duì)流場(chǎng)的影響 413
9.4.6 加工壓力對(duì)流場(chǎng)的影響 416
9.5 磨料流加工中磨料運(yùn)動(dòng)方式的判斷模型 419
9.5.1 AFM中磨料滾滑方式的判斷 419
9.5.2 磨料滾滑運(yùn)動(dòng)方式判斷模型的試驗(yàn)驗(yàn)證 424
參考文獻(xiàn) 427