摩擦损伤程度预测曲线确定、预测方法及寿命预测方法

本发明涉及除鳞辊涂层损伤性能评估，具体涉及一种摩擦损伤程度预测曲线确定、预测方法及寿命预测方法。

背景技术：

1、ni基合金是指在650～1000℃高温下，具有较高强度与一定抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。因合金中含有不同元素，可使ni基合金具备耐热、耐蚀、耐磨等性能，因此可以制备ni基高温合金。虽然ni基合金具有诸多优点，但其在硬度、耐磨性等方面仍无法完全满足苛刻工况要求。wc是一种由钨和碳组成的化合物，硬度与金刚石相近，为电、热的良好导体，且不溶于水、盐酸和硫酸，化学性质稳定，因此碳化钨粉常应用于硬质合金生产。

2、综上，在ni基合金粉末中加入wc硬质颗粒制成高质量的ni基wc复合涂镀层，并通过制备工艺调控wc含量，可以使涂层具有耐高温、高硬度、耐腐蚀、高耐磨性特性，同时也具备抗裂纹性能。

3、在冶金工程领域中，用中碳钢或高碳钢材料制备的机械零件，主要是机械装备中的传动零件，常工作于较为苛刻的工况下。这种工况常常是高温、重载、高湿、高速等因素的耦合，严重影响零件的可靠性和服役寿命。高温可降低零件的物理和力学性能，加速零件的疲劳损伤；高速、重载常常伴随高疲劳裂纹损伤和高度磨损；高湿会降低零件表面的耐蚀性。

4、在上述工况下工作的机械零件，常常因裂纹和磨损降低设备的工作可靠性，缩短服役寿命，甚至带来安全事故。在高温、重载、强摩擦、高压水冲刷和连续工作的复杂工况下，长时间连续获取除鳞辊的服役损伤数据，持续描述涂层的服役损伤过程，以支撑统计模型和物理模型的建立是十分困难的，既不现实也不经济。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本发明提供一种摩擦损伤程度预测曲线确定、预测方法及寿命预测方法，能够构建起机械部件涂层的损失程度曲线，预测机械部件涂层在不同时间点的摩擦损失程度。具体技术方案如下：

2、一种摩擦损伤程度预测曲线确定方法，其关键在于，包括：

3、获取机械部件涂层的摩擦磨损试验数据，并通过摩擦磨损试验数据确定机械部件涂层的磨损指标与工况参数之间的强关联关系；

4、基于所述磨损指标与工况参数之间的强关联关系构建磨损指标计算模型；

5、构建涂层摩擦磨损有限元分析模型，并结合所述磨损指标计算模型进行有限元分析，得到磨损指标仿真数据；

6、根据所述磨损指标仿真数据，通过曲线拟合确定摩擦损伤程度预测曲线。

7、进一步的，构建磨损指标计算模型，包括：

8、基于所述磨损指标与工况参数之间的强关联关系，对archard计算模型进行改进，得到所述磨损指标计算模型。

9、进一步的，构建涂层摩擦磨损有限元分析模型，包括：

10、根据机械部件之间的相对运动关系构建几何模型；

11、基于所述几何模型定义相关参数，并对几何模型进行网格划分，构建起所述涂层摩擦磨损有限元分析模型。

12、进一步的，所述几何模型为对称模型或1/4模型。

13、进一步的，结合所述磨损指标计算模型进行有限元分析：

14、对有限元分析得到的磨损指标仿真数据和摩擦磨损试验数据进行对比分析，并根据分析结果确定所述磨损指标计算模型的计算精度；

15、将所述计算精度与精度阈值进行比较，响应于计算精度小于精度阈值，对所述磨损指标计算模型进行改进，并根据改进后的磨损指标计算模型重新进行有限元分析，直至所述计算精度大于精度阈值。

16、进一步的，对有限元分析得到的磨损指标仿真数据和摩擦磨损试验数据进行对比分析，包括：

17、分别根据磨损指标仿真数据和摩擦磨损试验数据，构建起相应的磨损指标曲线；

18、将所述磨损指标仿真数据和摩擦磨损试验数据对应的磨损指标曲线进行比较，确定所述磨损指标计算模型的计算精度。

19、进一步的，所述磨损指标为磨损深度。

20、一种涂层摩擦损伤程度预测方法，其关键在于，包括：

21、采用上述的摩擦损伤程度预测曲线确定方法，确定机械部件涂层的摩擦损伤程度预测曲线；

22、通过所述摩擦损伤程度预测曲线预测机械部件涂层的损伤程度。

23、一种机械部件涂层服役寿命预测方法，其关键在于，包括：

24、采用上述的摩擦损伤程度预测曲线确定方法，确定机械部件涂层的摩擦损伤程度预测曲线；

25、获取所述机械部件的涂层深度失效标准，并结合所述摩擦损伤程度预测曲线确定所述机械部件的涂层服役寿命。

26、一种机械部件涂层剩余服役寿命预测方法，其关键在于，包括：

27、采用上述的摩擦损伤程度预测曲线确定方法，确定机械部件涂层的摩擦损伤程度预测曲线；

28、获取所述机械部件的涂层深度失效标准，并结合所述摩擦损伤程度预测曲线确定所述机械部件的涂层服役寿命；

29、根据所述涂层服役寿命和机械部件的使用时间，确定所述机械部件的涂层剩余服役寿命。

30、有益效果：采用本发明的摩擦损伤程度预测曲线确定、预测方法及寿命预测方法，采用试验分析和模拟分析相结合的方法，建立起用于预测机械部件涂层摩擦损失程度的预测模型，通过预测模型可以精准预测机械部件的摩擦损伤程度，从而解决复杂工况下机械零件表面涂镀层的服役寿命预测问题。

技术特征：

1.一种摩擦损伤程度预测曲线确定方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的摩擦损伤程度预测曲线确定方法，其特征在于，构建磨损指标计算模型，包括：

3.根据权利要求1所述的摩擦损伤程度预测曲线确定方法，其特征在于，构建涂层摩擦磨损有限元分析模型，包括：

4.根据权利要求3所述的摩擦损伤程度预测曲线确定方法，其特征在于：所述几何模型为对称模型或1/4模型。

5.根据权利要求1所述的摩擦损伤程度预测曲线确定方法，其特征在于，结合所述磨损指标计算模型进行有限元分析：

6.根据权利要求1所述的摩擦损伤程度预测曲线确定方法，其特征在于，对有限元分析得到的磨损指标仿真数据和摩擦磨损试验数据进行对比分析，包括：

7.根据权利要求1所述的摩擦损伤程度预测曲线确定方法，其特征在于：所述磨损指标为磨损深度。

8.一种涂层摩擦损伤程度预测方法，其特征在于，包括：

9.一种机械部件涂层服役寿命预测方法，其特征在于，包括：

10.一种机械部件涂层剩余服役寿命预测方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种摩擦损伤程度预测曲线确定、预测方法及寿命预测方法，包括：首先，通过对摩擦磨损试验数据进行分析，确定机械部件涂层的磨损指标与工况参数之间的强关联关系。然后，基于与磨损指标强关联的工况参数构建起用于计算涂层磨损指标的磨损指标计算模型。之后，根据机械部件之间的相对运动关系构建起涂层摩擦磨损有限元分析模型，并结合磨损指标计算模型进行有限元分析计算，得到机械部件涂层的磨损指标仿真数据。最后，基于磨损指标仿真数据，采用曲线拟合的方法确定用于预测机械部件涂层的摩擦损失程度的摩擦损伤程度预测曲线。通过摩擦损伤程度预测曲线可精准预测机械部件的摩擦损伤程度，解决了机械零件涂镀层的服役寿命预测问题。技术研发人员：冯永军,邱凯亮,冯良海,胡津滔,王帅杰,李艺艺,解志文,张振山受保护的技术使用者：辽宁科技大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17