彈流潤(rùn)滑到混合潤(rùn)滑的過渡

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1、高壓接觸中彈流潤(rùn)滑到混合潤(rùn)滑的過渡作者：M.Scaraggi,G.Carbone摘要我們分析了夾在彈性球面和剛性粗糙襯底之間高壓不平衡擠壓過程中的油膜。我們發(fā)現(xiàn)，接觸的固體的彈性性能之間的耦合，油流變性，表面粗糙度和所施加的負(fù)載決定了從完全彈流潤(rùn)滑到混合潤(rùn)滑，甚至邊界潤(rùn)滑過渡的條件。特別是我們發(fā)現(xiàn)增加（減少）的表面粗糙度（常壓）加快擠壓過程，預(yù)測(cè)和收縮的時(shí)間間隔期間在混合潤(rùn)滑條件下發(fā)生的過渡。相反，接近體的初始間距僅輕微影響的過渡時(shí)間。我們還觀察到，在混合潤(rùn)滑條件下，最高的粗糙–粗糙接觸壓力發(fā)生在分離固體之間的

2、環(huán)形區(qū)域。最終得出結(jié)論認(rèn)為，表面損壞和磨損應(yīng)核在接觸的外部區(qū)域。2010年艾斯維爾有限公司保留所有權(quán)1.引言我們提出了一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的模型來研究高壓下粗糙剛性固體之間的薄油膜的擠壓過程。該模型預(yù)測(cè)的全過程，從彈流潤(rùn)滑（其中負(fù)載只支持流體），到邊界潤(rùn)滑（主要針對(duì)固-固接觸時(shí)發(fā)生）。粗糙與粗糙的相互作用方式是基于Scaraggi佩爾森(2009)提出的研究低壓平衡滑動(dòng)接觸軟彈性固體的想法。相對(duì)較小的負(fù)載的存在使得壓電粘性和壓密度的影響，以及潤(rùn)滑油的粘彈性和剪切稀化現(xiàn)象是可以忽略的。然而，在許多工程應(yīng)用中，潤(rùn)滑條件下發(fā)

3、生高壓下，如在銷–輪的情況下，連續(xù)可變變速器等（Carbone等人。，2009a，B）。在這種情況下，需要考慮壓電粘性密度特性和壓電，以及正確預(yù)測(cè)硬彈流擠壓過程中潤(rùn)滑劑的流變。以前（Carbone等人，2009年a，b）我們處理這樣的問題，是假設(shè)不同的油流變性：（一）牛頓（Carbone等人，2009年a），（二）麥克斯韋粘彈性，及（iii）Rabinowitsch粘性行為（Carbone等，2009b的），并考慮到壓電粘性和壓電密度的特性的潤(rùn)滑劑。我們發(fā)現(xiàn)，在高壓接觸的情況下，巨大的壓力空間分布不同于經(jīng)典的赫

4、茲分布，其特點(diǎn)是一個(gè)非中心環(huán)空壓力峰值，在接觸的外部區(qū)域和后向銷的中心首次出現(xiàn)速度的迅速下降。在中央部分的接觸非常高的壓力使粘度急劇增加，這反過來又會(huì)使油硬度提高。這增加硬度的油，然后表現(xiàn)為剛性的沖壓，其中，從眾所周知的彈性理論可知，在這個(gè)圓形的高壓區(qū)域的外周如果產(chǎn)生非常高的壓力峰值，可能會(huì)產(chǎn)生較大的表面疲勞應(yīng)力。我們還發(fā)現(xiàn)，在高壓力下（GPA順序），增加負(fù)載，進(jìn)一步降低了油的粘度指數(shù)增長(zhǎng)，直到擠壓率穩(wěn)定在完全潤(rùn)滑彈流潤(rùn)滑的條件下，達(dá)到小值均方根粗糙度（例如：0.1微米的鋼-鋼接觸的情況下，與所施加的正常負(fù)載1

5、kN和等效接觸半徑為0.1m）。但是，我們忽略的粗糙-粗糙的相互作用，這可能是因?yàn)楸砻娲植诙鹊挠绊戄^小。在這項(xiàng)工作中，我們?cè)噲D克服這個(gè)困難，我們提出了一種通用的模型來分析油（彈）流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的擠壓邊界潤(rùn)滑條件下油膜的厚度和壓力空間分布特征為時(shí)間的函數(shù)。我們強(qiáng)調(diào)是，盡管在探索粗糙度對(duì)流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的過渡，但是目前也還沒有任何理論能夠準(zhǔn)確地描述這種轉(zhuǎn)變（道森，1998年，2005年張）。使得理論和數(shù)值處理較難的主要問題是，所有的實(shí)際表面粗糙度的尺度，通常是從毫米到納米。這導(dǎo)致太多的自由度都應(yīng)該由（確定的）數(shù)值計(jì)算。出

6、于這個(gè)原因，目前，有兩種方法主要用于克服困難的確定性方法的計(jì)算。第一種方法是根據(jù)關(guān)于空間的平均（Patir和陳，1978,1979李，2000年豎琴和薩倫特，2001年），均質(zhì)化技術(shù)（Almqvist和Dasht孫，1978年，2006年薩林等人，2007年）?；旧?表面粗糙度是刪除(綜合)彈性固體之間有效的運(yùn)動(dòng)方程的潤(rùn)滑劑造成的。Patir和程(1978、1979)最先采用流體的概念并提出他們的平均雷諾方程。通過求解一個(gè)小矩形單元界面的粗糙的表面平均粗糙表面的幾種實(shí)現(xiàn)流體流動(dòng)方程，確定了流動(dòng)的因素。在這種方

7、法的基本假設(shè)是,表面粗糙度長(zhǎng)度尺度發(fā)生在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于公稱接觸尺寸。在這種情況下,流量因素的影響,描述了表面粗糙度的(平均)流體的宏觀結(jié)。然而,在這種方法中,局部彈性變形(在粗糙度尺度)產(chǎn)生的粗糙粗糙面和粗糙面流體相互作用是被忽視的,這可能會(huì)導(dǎo)致不可忽略的錯(cuò)誤（Meng等人最近所示。2009），尤其是當(dāng)最小油膜厚度HMIN接近的均方根粗糙度HRMS。這并不奇怪，,因?yàn)闇p少了界面分離增加了直接接觸粗糙面的數(shù)量然后不再可以忽略不計(jì)。在這里我們提出一個(gè)平均場(chǎng)理論,表面微凸體之間的接觸是通過采用統(tǒng)計(jì)處理的佩爾森接觸力學(xué)理論(

8、佩爾森、2001、2007),它允許計(jì)算實(shí)際固體–固體接觸區(qū)域部分的接近固體的分離功能。佩爾松的理論是首選多重微凸體接觸模型（Greenwood和威廉姆森，1966，Bush等人，1975;格林伍德，2006），因?yàn)樽罱恼{(diào)查（Carbone的和Bottiglione，2008Carbone的，2009Carbone等。，2009C）有表明，它比多微凸體模型更準(zhǔn)確。在我們的方法中,我們