高速钢仿生耐磨表面的优化设计方法研究
仿生摩擦学作为一门新兴的跨领域学科，为磨损研究提供了新思路，是开发新技术的重要工具。本文以高速钢为研究对象，将仿生技术与耐磨技术相结合，建立仿生表面磨损的数学模型，使用遗传算法对参数进行优化，从而寻求最优耐磨表面。 参考一些典型生物体表选取凸包和凸条纹两种典型仿生形态，将单元体的直径/宽度、间距、高度作为仿生表面的三个因素，采用激光熔凝技术在高速钢表面进行加工。选择响应面分析法 Box-Behnken设计来实施摩擦磨损试验，针对称重法所得的试验结果用多元非线性回归法建立凸包形和凸条纹形仿生表面磨损的回归方程。然后，应用遗传算法对磨损数学模型的参数进行优化。此外，还实施了低载荷磨损试验和仿真磨损试验。 结果表明，凸包形和凸条纹形优化仿生表面的磨损量较光滑表面分别降低了42.1％和41.1%。仿生表面的摩擦系数均小于光滑表面，而仿生表面的磨损量并不都小于光滑表面。只有仿生单元体的参数设计合理时才能达到耐磨的效果。结合仿真磨损试验证明了仿生表面耐磨效果在于仿生形态与激光强化的耦合作用。
高速钢;仿生形态;耐磨表面;激光熔凝;参数优化
宁波大学
硕士
机械工程
于爱兵
2013
中文
TG142.45;TH117.1
62
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）