粗糙表面间接触行为的有限元分析（开题报告）.doc

粗糙表面间接触行为的有限元分析（开题报告）
1 课题的目的及意义
1.1 研究的目的及意义
摩擦是造成能量损失的原因，它引起磨损降低机器的寿命和可靠性，据估计，世界上的能源约有1/2～1/3以各种形式消耗在克服摩擦上。1965年英国以乔斯特博士为首的调查组的报告认为，英国只要充分地应用现有的摩擦磨损和润滑知识，十年内每年可节约5.12亿英镑。从上述数字可以看出，开展摩擦学研究对国民经济的发展有着重要的作用。因此近年来，世界各工业国的摩擦学研究进展十分迅速，对延长机器的使用寿命、提高其可靠性、节约能源、减少设备的停修和维修费用，收益很大，这也促进了摩擦学的发展。
摩擦学研究的对象很广泛，在机械工程中主要包括动、静摩擦，如滑动轴承、齿轮传动、螺纹联接、电气触头和磁带录音头等；零件表面受工作介质摩擦或碰撞、冲击，如犁铧和水轮机转轮等；机械制造工艺的摩擦学问题，如超精加工等；金属成形加工、切削加工和超精加工等，其中接触行为研究两个固体接触表面在受载后发生的相互作用。
表面形貌是影响接触行为的重要因素，粗糙表面接触行为对摩擦，磨损，润滑和热传导等有着重要的影响，因而一直是摩擦学研究的重要课题之一。真实工程表面并不是完全光滑的。当两物体相互接触时, 真实表面实际上是微凸体间的接触。分析真实粗糙表面间的接触对研究摩擦、磨损和润滑起着非常关键的作用。合理地描述润滑状态和摩擦热边界条件也取决于对真实接触状态的求解。
从微观看，表面总是凹凸不平的，常常以波度和粗糙度（或不平度的高度和形状）表示，称为表面形貌。表面微观几何形状是凹凸不平的，这一特性对研究摩擦学有重要意义。即使经过磨削和抛光而制成的最光的工程表面，仍有大约100个原子间距的凹凸不平度，因此两固体表面的接触区总是不连续的。表面的凹凸不平使两表面真正接触的实际接触面积只占名义接触面积的很小一部分。真正决定摩擦力和磨损量的，乃是实际接触面积的大小。
本课题研究目的在于，研究同一粗糙表面的不同尺度表面形貌模型对接触行为、接触特性的影响。通过对接触问题的有限元计算所得结果的综合分析，以及与相关文献的对比分析，力图得到一些有意义的结论，达到本课题研究目的。