熱力耦合條件下PTFE基復(fù)合材料摩擦溫度場的數(shù)值分析.pdf

1、聚四氟乙烯(PTFE)是一種綜合性能優(yōu)良的自潤滑材料，在減摩部件中獲得廣泛應(yīng)用。由于在摩擦過程中會(huì)產(chǎn)生大量摩擦熱，而PTFE對摩擦熱具有較強(qiáng)的敏感性，因而其摩擦性能與溫度有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。研究PTFE基復(fù)合材料的摩擦溫度場、及其與材料配方及熱學(xué)特性的關(guān)系，對于提高PTFE基復(fù)合材料的摩擦學(xué)特性具有重要意義。為此，本論文選擇PTFE基復(fù)合材料為研究對象，通過改變其中銅填料的含量來提高復(fù)合材料的熱學(xué)特性，在熱力耦合的條件下用有限元數(shù)值模擬方法

2、分析了摩擦溫度場的變化情況，并利用熱電偶、紅外熱像儀對摩擦過程中PTFE復(fù)合材料的溫度變化進(jìn)行了動(dòng)態(tài)記錄。
　　 在摩擦溫度場數(shù)值分析時(shí)，考慮了摩擦過程中熱力耦合因素，對PTFE基復(fù)合材料摩擦溫度場進(jìn)行系統(tǒng)分析。分別考慮了Cu粉含量、壓力、轉(zhuǎn)速三個(gè)因素對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響，并根據(jù)模擬分析的結(jié)果分析了其溫度場分布及其變化規(guī)律。結(jié)果表明：Cu粉含量越多，PTFE基復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能得到顯著提高，復(fù)合材料在摩擦過程中溫度升高越快，

3、復(fù)合材料試樣上下表面的溫度梯度越小。并且，隨Cu粉含量的增加，PTFE基復(fù)合材料的摩擦系數(shù)逐漸減小，材料的磨損量也呈減少的趨勢。壓力、轉(zhuǎn)速越大，摩擦熱由材料的表層向內(nèi)層擴(kuò)散速度越快，溫度升高越快，復(fù)合材料試樣上下表面的溫度差也越小。
　　 同時(shí)，我們運(yùn)用多功能環(huán)境可控摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)和自制試驗(yàn)臺(tái)架，完成了Cu粉填充的PTFE基復(fù)合材料摩擦溫度的測試。本文以Cu粉填充的PTFE基復(fù)合材料為下試樣，45＃鋼為上試樣，在面接觸條件下進(jìn)行

4、摩擦試驗(yàn)。同樣考察了Cu粉含量、速度、壓力三個(gè)因素對試驗(yàn)結(jié)果的影響，采用紅外熱像儀和熱電偶同時(shí)對PTFE基復(fù)合材料進(jìn)行了摩擦溫度的測試，并將測試結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行了對比分析，以此對模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。對比結(jié)果顯示溫度曲線變化趨勢是一致的，分析表明模擬結(jié)果與試驗(yàn)測試結(jié)果的溫度差值呈線性關(guān)系，可用回歸公式進(jìn)行定量表達(dá)。此外，模擬結(jié)果較熱電偶測試結(jié)果高，而紅外測試結(jié)果與模擬結(jié)果比較接近，考慮到紅外熱像儀測試結(jié)果準(zhǔn)確性較高，因而證明了模擬