炭-炭復合材料的制動摩擦磨損行為及熱、應力場研究.pdf

1、作為新型的飛機制動材料,炭/炭復合材料具有優(yōu)良的摩擦磨損行為。本文研究了纖維質(zhì)量分數(shù)分別為23％(1＃)、26％(2＃)、29％(3＃)的炭/炭復合材料在不同制動工況下的摩擦磨損行為,并采用掃描電鏡、拉曼光譜檢測手段對摩擦表面和磨屑形貌進行了分析。采用有限元的方法計算了試樣在制動過程中的溫度場和熱應力場,深入探討了溫度和熱應力對炭/炭復合材料摩擦表面形貌及其摩擦磨損行為的影響。其主要結(jié)論如下:
　　 (1)研究了制動速度和制動壓

2、力對具有不同纖維質(zhì)量分數(shù)的炭/炭復合材料摩擦磨損行為的影響。結(jié)果表明:2＃試樣的摩擦因數(shù)在正常著陸條件下仍能保持較高值,且磨損量最小。在不同的制動壓力下,2＃試樣的摩擦系數(shù)最穩(wěn)定,且在高壓時質(zhì)量磨損最小。
　　 (2)在制動過程中,1＃試樣表面溫度最高,為679℃。2＃和3＃試樣摩擦表面最高溫度相當,在560℃～590℃之間。實驗測定的摩擦表面的溫度與計算結(jié)果一致,從而證明了有限元方法計算的有效性。
　　 (3)計算得到

3、了三種試樣在正常著陸條件下和2＃試樣不同制動壓力條件下的熱應力場分布云圖。在正常著陸條件下,三種試樣均在靠近外徑的位置出現(xiàn)熱應力最大值,且軸向和徑向存在熱應力梯度。隨著纖維質(zhì)量分數(shù)的增加,三種試樣的熱應力最大值分別為:4.37MPa、4.42MPa、3.15MPa。在低壓制動時,2＃試樣的摩擦表面的熱應力比較小。當制動壓力增大至1.2MPa時,最大熱應力高達6.34MPa。
　　 (4)當熱應力低時,試樣表面不容易形成摩擦膜,摩