导读:本文关于弹性模量巴氏论文范文,可以做为相关参考文献。

(1. 山西三明重工机械制造有限公司,晋中 山西 030600；2. 太原科技大学机械工程学院,太原 山西 030024)

摘 要：针对锡基巴氏合金ZChSnSb11-6的力学性能,通过应变电测法对其进行了实验研究,利用逐差法测定了其横向应变和纵向应变,获得了其弹性模量和泊松比,为巴氏合金综合力学性能的仿真研究提供了实验数据和理论参考.

关键词：ZChSnSb11-6；应变电测法；弹性模量；泊松比

中图分类号：TG115.5+2 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2014.07.104

巴氏合金(包括锡基轴承合金和铅基轴承合金)是最广为人知的轴承材料,具有减摩特性,主要应用于钢铁、冶金、航空航天、化工、船舶等大型机械主轴的轴瓦、轴承、轴衬或轴套中[1-2].近年来,国内外学者对此轴承合金做了大量的研究工作,涉及蠕变特性、合金强度、摩擦学性能、浇铸质量、失效机理等多个研究方向[3-6],对合金应用领域得到了较大推进.随着计算机仿真技术的不断与发展,有限元理论和算法日渐成熟,多种商业有限元软件已经成为力学等各类问题分析的重要技术手段[7],而弹性模量和泊松比这两个参数是必不可少的前处理设置.查阅相关文献,巴氏合金的弹性模量在机械设计手册中可以查阅,但其仅仅是一个参考值,没有任何文献对其泊松比进行过研究.本文以锡基巴氏合金ZChSnSb11-6为研究对象,采用应变电测法对其弹性模量E和泊松比μ进行了实验测试,为合金材料综合性能方面的研究提高可靠的依据.

1 实验材料与设备

1.1 实验材料

实验所需试样为4块外形尺寸相似的巴氏合金材料,一块作评估测试,其横截面为矩形截面,宽20 mm,厚3 mm,标距60 mm.

1.2 实验设备

实验设备及附件有WDW-E100D型电子式万能试验机、DH3818型静态应变测试仪及BX120-10AA型应变片等.

2 试样的机加工及后处理

2.1 试样机加工

巴氏合金材料属性较软,将坯件先切割成片状,之后进行机械加工.如果用铣床,首先表面粗糙度难以保证,同时不能保证尺寸形状,即使磨床可以保证其表面粗糙度,但由于其硬度软,容易吃砂轮,还得配有专门的夹具,因此,选择低速走丝电火花线切割机,既能一次成型,也可保证试件表面粗糙度.

2.2 后处理工艺

成品加工好后,表面略显暗淡,可用细纱布进行轻微打磨,但不能太过用力,因为巴氏合金硬度低,镶嵌性好,同时由于应变片的粘贴表面不可以太光,因此要适度打磨,出现微微亮即可.

3 数据处理

3.1 测试方法

1)沿着试件的长度和厚度方向分别贴上一枚应变片,在补偿块的长度方向也贴上一枚应变片,应变片分别用导线联到静态电阻应变仪上.

2)安装试样,并按半桥接线法组成测量电桥,同时将应变仪预调平衡,修正灵敏度系数.

3)对试件进行纵向拉伸,在试件线弹性范围内等量加载.在加载过程中,对应着每个载荷Pi,测出相应的应变εi.对于泊松比μ的测定,可利用静态电阻应变仪同时进行多点测量的功能,在某个给定的载荷Pi作用下,同时测出纵向应变εi和横向应变εi&amp,acute,.

3.2 测试数据

查阅相关资料,ZSnSb11Cu6的屈服强度(σ0.2)为66 MPa,因此,数据采集范围为0~3.6 kN,每隔0.2 kN一次读数,1号通道为横应变,2号通道为纵应变. 1号试件在试验之前用作评估测试,大概了解其力学性能,已经将其拉断,拉断压力为3.875 kN,计算屈服强度压力为3.960 kN,相对误差为2.15%,评估测试基本吻合,断口呈现极大的脆性,没有明显的颈缩现象.

从表1可以看出,差值较稳定,仅在初始采集点位置变化较大,原因在于拉伸试验设备对初始加载值反应不够灵敏.

3.3 计算结果

利用逐差法对试样2~试样4的测试数据进行计算,结果见表2.

弹性模量E计算式为

式中：ΔP为逐差载荷,kN；A为试样横截面积,mm2；为纵应变均值,με.

泊松比μ计算式为

式中：&amp,acute,为横应变均值,με.

利用商业数学软件MATLAB对各个测试数据进行曲线拟合,图1-a为应变-载荷曲线,其斜率的倒数即为弹性模量,图1-b为线性拟合的应力-

应变曲线.参考文献计算拟合曲线变异系数ν,

ν 等于 0.925% ＜ 2%,实验所测定的弹性模量与泊松比

有效[8].

由图1-a可知,3条直线几乎接论文范文行,虽然斜率值存在差异,但足以说明测试方法的正确性.由图1-b可知,3个试样的斜率即是巴氏合金的弹性模量,只是在截距上存在差异,原因在于拉伸试验机在加载载荷时的峰值清零等操作带来的系统误差,但不影响弹性模量测试值.因此,试验过程中,逐差法的数据方法更适合图形结合,反映数据间的变化趋势.

4 结论

1)通过应变电测法测定了锡基巴氏合金ZChSnSb11-6的横应变和纵应变,利用逐差法计算得到其弹性模量和泊松比,分别为E 等于 47.93 GPa,μ 等于 0.284 7.

2)计算拟合曲线变异系数ν等于0.925%＜2%,所得弹性模量与泊松比有效.

3)本文所测定的锡基巴氏合金ZChSnSb11-6弹性模量和泊松比,可用于其综合力学性能的仿真分析前处理设置,为仿真研究提供了实验数据和理论参考.

参考文献：

[1] Hairong Wu, Qinling Bi, Shengyu Zhu, etal. Friction and wear properties of Babbitt alloy 16-16-2 under sea water environment[J].Tribology International, 2011, 44(10):1161- 1167.

[2] 王建梅,薛亚文,侯成,等.巴氏合金ZChSnSb11-6的蠕变 特性[J].材料科学与工程学报,2013,31(6):785-789.

[3] Wu H, Bi Q, Zhu S, etal. Friction and wear properties of

Babbitt alloy 16-16-2 under sea water environment[J]. Tribology International, 2011,44(10):1161-1167.

[4] Yu S Korobov, Nevezhin S V , Filippov M A, etal. Effect ofproduction methods on tribological characteristics of babbitt coatings[J]. Journal of friction and wear,2012,33(3):190-194.

[5] 张忠礼,段思华,张洪兵,等.电弧喷涂锡基巴氏合金涂层的 组织与性能[J].焊接学报,2010,31(4):17-20.

[6] 李淑君,王惠泉,赵文玉.等.基于COMSOL多物理场耦合仿真建模方法研究[J].机械工程与自动化,2014(4): 19-20.

[7] 王尧.油膜轴承巴氏合金与钢体的结合强度理论与试验 研究[D].太原:太原科技大学,2014.

(责任编辑 赵 娟)

Measurement of Mechanical Properties of Babbitt ZChSnSb11-6

by Strain Electric Method

Li Shu-jun1,2

(1. Shanxi Sanming He论文范文y Machinery Manufacturing Co., Ltd., Jinzhong 030600 China

2. School of Mechanical Electronic Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024 China)

弹性模量:巴氏奶VS常温奶

Abstract： For mechanical properties of tin-based Babbitt, the experiment study was carried out by using strain electric method. The transverse strain and longitudinal strain of rectangular specimens were measured using successive difference method. And the elastic modulus and Poisson’s ratio was obtained. It provided experimental data and theoretical reference for simulation study of Babbitt on comprehensive mechanical properties.

Key words： ZChSnSb11-6； strain electric method； elasticity modulus； Poisson’s rat

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