项目名称: 基于微观接触力学和并行计算的齿轮摩擦学研究

项目编号: No.51475055

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 王战江

作者单位: 西南交通大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 随着微观接触力学、计算机并行算法和大数据技术的发展,考虑微观特性的齿轮接触研究成为可能。本项目旨在针对非均质新型梯度材料齿轮,如M50 NiL,Pyrowear 675钢,着重进行以下研究:(1)构建典型非均质材料(包括梯度材料和含杂质材料)齿轮接触算法模型,推导三维多层材料在单位压力和切向力作用下的位移解和应力解;(2)运用并行计算方法和大数据处理技术,进行局部应力、塑性应变和润滑模型计算,提出高效高精度的数值求解方法;(3)进行多因素耦合的齿轮润滑研究,充分考虑材料梯度特性、局部细观特性、表层下塑性流动、表面粗糙度以及润滑油特性等,进而揭示宏观啮合行为与微观界面行为的影响规律和机理;(4)基于实验研究和理论模型,揭示典型非均质材料齿轮的界面失效机理。研究成果将为齿轮材料的优化设计提供理论基础,并为研制新型高性能齿轮奠定科学基础。

中文关键词: 齿轮润滑;微观接触力学;并行计算;耦合效应;齿面失效

英文摘要: With the rapidly development of the theories of micro-contact mechanics, the new computing methods, parallel computing and big data technologies, the gear contact simulations involving the microstructure can be well done. The proposed research aims to investigate gears contact for the heterogeneous material, such as M50 NiL and Pyrowear 675 steel, and contains the following tasks: (1) Build model series for gear contact with typical heterogeneous materials, including gradient materials and materials containing impurities, and derive the displacements and stresses formulas of the three-dimensional multi-layered material under a unit pressure or traction; (2) Use the parallel computing and big data processing technologies for solving the local stresses, plastic strains and related lubrication model, and further develop high-precision and fast numerical approaches; (3) Investigate the coupling effects among the graded properties, local microscopic characteristics, subsurface plastic flow, surface roughness and lubricant characteristics, and thus reveal the relations between the macroscopic gear engagement and microscopic contact behaviors; (4) Based on the experimental and theoretical researches, the gear failure mechanism for the typical heterogeneous materials will be revealed. Researches will provide the theoretical basis for the optimization design of gear materials and lay the scientific foundation for the development of new high-performance gears.

英文关键词: Gear lubrication;Micro-contact mechanics;Parallel computing;Coupling effects;Gear failure

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