等离子喷涂FeCrBSi涂层接触应力有限元分析

稀有金属材料与工程, 2015, 44(9): 2159-2164.

等离子喷涂FeCrBSi涂层接触应力有限元分析

周京 ^1, , 徐滨士 ^2, , 王海斗 ^3, , 邢志国 ^4, , 朴钟宇 ^5,

1.燕山大学,河北秦皇岛066004;装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室,北京100072

2.装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室,北京,100072

3.装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室,北京,100072

4.装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室,北京,100072

5.装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室,北京,100072

基金项目: 国家杰出青年科学基金(51125023) 国家重点基础研究发展计划(“973”计划)(2011CB013405) 国家自然科学基金面上项目(51275526)

关键词：有限元法 , 涂层 , 主应力 , 剪切应力

Finite Element Analysis for Contact Stress of Plasma Sprayed FeCrBSi Coating

Keywords： finite element method , coating , principal stress , shear stress

针对传统宏观力学研究涂层的局限性,开展了基于Hertz理论的等离子喷涂FeCrBSi涂层有限元数值模拟研究,得到了涂层表面在不同载荷和摩擦力作用下,涂层主应力与剪切应力的分布特征.分析结果表明:主应力是接触疲劳失效的临界应力,而剪切应力则导致涂层在微缺陷处在较短的时间内诱发萌生微裂纹,不同主应力与剪切应力的协同作用使得涂层失效模式呈现多元化,应力是涂层失效的主要驱动力.摩擦系数的增加导致剪切应力急剧增加,剪切应力造成涂层表面的塑性流动.当塑性流动超过材料的变形极限时,造成表面材料开裂,在循环作用下最终形成裂纹.同时摩擦系数的增加加大了涂层与对摩轴承直接接触相互损伤的可能性.

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