文章标题：刚柔异相水润滑轴承复合材料优化设计研究
文章作者：李瑞卿1, 金勇1, 刘祺霖1, 李远赜1, 罗斌2
关 键 字：水润滑轴承;复合纤维结构;有限元分析;优化设计;仿生材料
文章摘要：针对传统水润滑轴承内衬材料结构单一导致的力学性能受限问题，研究一种刚柔异相复合仿生材料。该材料的基体为柔性材料，中间镶嵌刚性纤维，将其作为水润滑轴承内衬材料，以获得更好的力学性能。由于复合仿生材料具有结构对称性，因此采用有限元分析软件Abaqus对整个结构中一个体积单元进行仿真计算。对比分析无纤维和有纤维的体积单元的承载性能，以及同一个纤维结构下，不同纤维螺旋角度和纤维半径对材料承载性能的影响，得到最佳的刚柔两相比例。研究结果表明，柔性基体对于纤维结构具有支撑保护作用，纤维螺旋角度大小和纤维半径需要根据材料的性能要求进行选择。为了体积单元的力学性能表现最好，需要选择最优体积单元刚柔两相比例。同一载荷条件下，纤维螺旋角度30°、纤维半径0.6 mm的体积单元力学性能最优。研究结果表明，刚柔异相的纤维结构复合材料相较于传统的水润滑轴承材料具有更优秀的力学性能。