1. 研究目的与意义（文献综述）

2004 年，nam ho kim 等提出了金属摩擦副摆动磨损的数值模拟方法。文中采用有限元方法，对金属摩擦副接触问题进行求解，再利用磨损模型计算两摩擦副摩擦表面磨损量的大小。通过往复销-盘摩擦试验机测量摩擦副材料的磨损率，针对金属环块磨损试验进行了数值模拟，有限元法数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性，并指出根据实际工况通过合理的外推法来预测磨损情况还需要进行更深入的研究。2005 年，g.k. sfantos 等 针对 3-d 滑动磨损问题介绍了一种边界元法，该方法通过修改边界积分方程来考虑滑动磨损。文中使用了一个线性磨损模型，并采用增量滑动磨损方法解决非线性的磨损问题，通过将经典的销-盘磨损试验（销磨损）结果与仿真分析结果进行对比，验证了所采用的边界元法是正确可行的。文中对比了不同的磨损增量步对磨损的影响，为仿真分析提供了合适的增量步。作者接着仿真分析了销-盘同时发生磨损的情况，最后将该方法应用到了人工髋关节磨损问题。分析结果表明文中提出的边界单元方法可以有效地解决滑动磨损问题，特别涉及到复杂几何结构，如人工髋关节。由于边界只涉及建模的需要，所以计算费用低和最终的磨损几何形状较光滑，使用优化的增量方程，使得求解过程加快并且保了相同的计算精度。2006 年，basavaraj kanavalli使用商业软件 abaqus自带的用户子程序 umeshmotion 模拟盘-盘摩擦计的磨损情况。采用 abaqus软件进行仿真分析时，当接触问题收敛后，abaqus会自动激活自适应网格划分算法，进一步激活户定义的子程序umeshmotion。通过子程序 umeshmotion，根据 archard 磨损模型计算局部坐标系下的磨损量，利用欧拉积分法对滑动路程进行积分求得每一增量步的磨损深度。文中仿真分析了盘-盘摩擦计在不同载荷、不同滑动速率下的磨损结果，并与其它仿真计算方法的计算花费时间和计算精度进行了对比。2007 年，f. liu等[47]针对金属-金属髋关节表面置换假体寿命预测试验的耗时时间长、花费费用高等问题，介绍了一种基于 archard 磨损模型的寿命预测仿真计算分析方法。该方法首先采用有限元方法对人工髋关节进行接触分析，然后通过髋关节模拟试验机对金属-金属髋关节表面置换假肢进行了短期的磨损试验，从试验数据得到了摩擦副材料的磨损率，最后根据磨损模型计算摩擦副的磨损情况。对比试验值与仿真值，两者一致性很好，在磨损率（短期磨损）不变的情况下，通过仿真计算得到了髋关节表面置换假肢长期磨损的磨损量预测值。2008 年，v.hegadekatte 等针对复杂微机械滑动磨损主要依赖简单的销-盘试验或盘-盘试验来研究的情况，提出了一种基于增量形式的 archard 磨损模型求解全尺寸模型磨损问题的数值求解方法。该数值求解方法简单快捷，在求解过程中可以利用销-盘磨损试验得到的材料磨损率，同时能够使用有限的参数变量根据 archard 磨损模型计算磨损深度，文中还研究了在 archard 磨损模型中引入摩擦系数产生的影响，并将该数值求解方法应用到水润滑磨损试验上。通过与试验结果和另外两种基于有限元法的数值工具：wear-processor 和 umeshmotion（abaqus）的分析结果进行对比，验证了该数值求解工具是正确可行的。此外，作者还指出基于有限元软件 abaqus，利用软件自带的用户子程序 umeshmotion，结合销-盘磨损试验得到的材料磨损数据，可以用来预测任一摩擦系统的磨损寿命。

2008 年，宿月文等利用有限元软件 ansys，基于 archard 磨损模型，对环块磨损试验进行了模拟仿真，将仿真结果与试验测量值进行对比，验证了所述有限元法磨损仿真分析过程的正确性，最后应用所述磨损仿真方法对销连接副接触磨损问题进行了分析和预测。文中对磨损仿真分析中涉及到的接触点法向量的计算和网格畸变处理进行了详细阐述。2011 年，李聪聪等通过销-盘磨损试验研究了钴基合金材料的磨损规律，利用有限元软件 abaqus 和 matlab，基于archard 磨损模型，对销-盘磨损过程进行了模拟仿真，仿真结果与试验测量结果具有较好的一致性，最后应用所述磨损仿真方法预测大尺寸耳轴套的磨损情况，预测结果与实际测量值误差只有 6.9%。文中对摩擦副材料磨损率与工况条件之间的关系和磨损过程的离散进行了详细的介绍和讨论。2012 年，shen xuejin 等基于热力耦合有限元分析方法，针对钢制轴套设计了热磨损仿真分析流程。在仿真分析时，采用经典的 archard 磨损模型计算磨损量，综合利用3-d 热力耦合分析模型和 2-d 磨损模型，实现了耐磨轴套动态磨损过程的仿真分析。仿真分析结果表明，耐磨轴套最大磨损深度出现在接触区域的中间，与试验结果相一致，有限元分析得到的最大磨损深度与试验结果相比相差 10%，从而表明非线性磨损过程可以用一系列的离散的准静态模型来模拟，磨损仿真程序能够用来分析耐磨轴套的机械与摩擦学性能。

目前，针对耐磨轴套的数值仿真分析主要是进行结构设计分析、力学性能分析等，关于耐磨轴套摩擦学性能仿真的研究相对较少。开展对耐磨轴套的磨损失效行为分析，为更全面的研究耐磨轴套提供了新的技术手段，并对耐磨轴套的设计有一定的促进意义，因此开展本项研究是十分必要且有意义的。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

（1）装甲车耐磨轴套结构与材料分析

包括装甲车耐磨套的结构尺寸、参数分析，以及材料种类、特性分析。

3. 研究计划与安排

1-2（7 学期第19-20周） 确定毕业设计选题、完善毕业设计任务书(相关参数)、校内外资料收集

3（8 学期第1周） 方案构思、文献检索、完成开题报告

4～5（8学期第2-3周） 外文翻译、资料再收集

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 赵传国. 滚动轴承失效分析概论[j].轴承,1996,3(1):39-45

[2] 王中禹. cr4mo4v轴承钢离子注入ti-n层的工艺优化及其耐磨性研究[d].哈尔滨工程大学,2012.

[3] 王秀玲. 高温自润滑tial基复合材料轴承摩擦学设计与耐磨性研究[d].济南大学,2014.