(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211101060.3 (22)申请日 2022.09.09 (71)申请人 太原科技大 学 地址 030024 山西省太原市万柏林区窊流 路66号 (72)发明人 李直　杜溢渊　徐志明　乔旭钱　 赵雨鹏　陈岩　 (74)专利代理 机构 太原华弈知识产权代理事务 所 14108 专利代理师 郭培培 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06T 17/00(2006.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 弹流润滑条件下考虑织构表面形貌效应的 亚表层特性模拟方法 (57)摘要 本发明提供一种弹流润滑条件下考虑织构 表面形貌效应的亚表层特性模拟方法， 首先获取 摩擦副接触面三维形貌坐标， 建立真实织构表面 模型， 求解膜厚分布和油膜压力， 并计算出表面 法向压应力和表面切向剪应力， 通过特定方法将 表面法向压应力和表面切向剪应力施加到模型 上， 通过计算亚表层应力和应变， 对比不同形貌 表面亚表层结果差异， 为零件的表 面形貌设计提 供参考， 该方法可以有效、 简便、 快捷的对零件接 触面进行分析， 适用性强， 为零件的表面形貌设 计提供参 考， 延迟零件 使用寿命。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 115510701 A 2022.12.23 CN 115510701 A 1.弹流润滑条件下考虑织构表面形貌效应的亚表层特性模拟方法， 包 含下述步骤： S1： 通过三维形貌测量仪获取接触表面的三维形貌数据， 利用三维形貌数据建立真实 织构表面模型； S2： 计算弹流油膜的膜厚分布和油膜压力， 并计算出表面法向压应力和表面切向剪应 力， 1） 、 Reynolds方程， 式中，p为油膜压力； 为润滑油的密度； η为润滑油的动力黏度； u为卷吸速度； h为油膜 厚度； 表示沿x方向的压力梯度， 表示沿y方向的压力梯度； 2） 、 膜厚方程， 式中，Rx和Ry分别为接触界面在 x和y方向上的当量曲率半径， r(x,y)为表面粗糙度函 数，v为变形方程： ，E为综合弹性模量； 3） 、 粘压方程， 式中，η0为大气压下润滑油的黏度； 4） 、 密压方程 式中，ρ0为大气压下润滑油的密度； 5） 、 载荷平衡方程 式中，W是外载荷，   为计算的整个区域； 联立上述方程， 采用数值方法求解得到光滑表面下弹流润滑的油膜压力和油膜厚度分 布 利用公式 算出表面法向压应力 P， 式中为最大赫兹接触 应力； 再利用公式权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115510701 A 2求得表面切向剪应力 ， 式中， 为非牛顿流体的当量黏度， 为z=h表面的速度， 为z=0表面的速度； S3： 将模型导入abaqus软件， 设置模型参数， 将表面法向压应力和表面切向剪应力施加 到S1建立的真实织构表面模型； S4： 利用abaqus软件结果输出， 通过仿真得到弹流润滑条件下不同表面形貌的亚表层 应力分布状态和应变深度差异， 对比分析不同表 面形貌参数在弹流界面摩擦过程中的亚表 层特性变化趋势， 得 出可以改善零件受力状况的微凹坑 织构参数。 2.根据权利要求1所述的弹流润滑条件下考虑织构表面形貌效应的亚表层特性模拟方 法， 其特征在于： 所述步骤S1 中三维形貌数据， 利用matlab软件处理后， 再利用Rhino软件将 矩阵数据转换成点云数据， 将点云数据封装后带入建模软件建立真实织构表面模型。 3.根据权利要求1所述的弹流润滑条件下考虑织构表面形貌效应的亚表层特性模拟方 法， 其特征在于： 步骤S3中施加表面切向剪应力的方法是， 在abaqus中将模型划分网格后， 获取模型上需要施加载荷的表面； 使用for循环遍历该表面上的每个单元， 并计算每一个单 元的形心坐标； 再使用for循环将三维形貌仪在该表面采集的每一行形貌坐标依 次与每个 单元的形心坐标数值大小进行对比， 找出每个单元形心坐标与它差值最小的形貌坐标； 然 后编写关键 字将每个形貌坐标对应的表面切向剪应力施加到与它数值差值 最小的单 元里。 4.根据权利要求1所述的弹流润滑条件下考虑织构表面形貌效应的亚表层特性模拟方 法， 其特征在于： 步骤S3中施加表面法向压应力的方法是， 获取模型上需要施加载荷的表 面， 在abaqus中创建一个映射场， 将三维形貌仪在该表面采集的形貌坐标和 每个坐标对应 的法向压应力数据粘贴到这个映射场的数据值表格里， 然后选取该映射场， 将法向压应力 加载到此表面上。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115510701 A 3