分会场

设计制造润滑与可靠性

摘要

SiC颗粒的填充可以有效降低复合涂层与活塞顶部的结合面应力，延长活塞使用寿命。根据SiC颗粒增强复合涂层在细观尺度上的特点，运用Python语言进行Abaqus二次开发。基于随机序列吸附方法（Random Sequential Adsorption，RSA），建立了颗粒随机分布的代表性体积单元（Representative Volume Element，RVE）模型。根据传热学理论和实际服役工况，确定了活塞的换热边界条件和受力边界条件。采用顺序耦合的有限元分析方法，模拟了活塞在热-机械耦合共同作用下的应力分布情况。通过设计正交实验研究了亚微米级和纳米级的SiC颗粒尺寸、Ni基涂层厚度和SiC颗粒体积百分比对活塞顶面应力的影响规律，并对三种影响因素进行显著性分析。结果表明，在热-机械耦合共同作用下，活塞顶面区域承受最恶劣的高温高压，且最大应力出现在活塞顶部凹坑区域。SiC颗粒含量是涂层-基体界面应力分布的显著影响因素；SiC颗粒尺寸是次要影响因素。采用SiC增强Ni基复合涂层可以有效缓解活塞顶面的应力集中现象，顶面最大应力值显著下降。但该涂层的隔热性能一般，对活塞顶面的温度分布改善效果不明显。

关键词

SiC颗粒;结合面应力;随机序列吸附方法;代表性体积单元;显著性分析

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