多涂层体系摩擦磨损行为数值模拟及涂层优化设计研究

建立了涂层界面间的接触摩擦与粘结失效模型及该模型有限元算法。对表面多膜层在接触和摩擦载荷作用下的应力应变响应及粘结失效机理进行了计算分析。研究了膜层的变形和应力等随膜层结构的变化规律并提出了软硬交替表面多层膜的优化设计准则。对涂层剪切结合强度测定标准的计算分析表明，该试验法测定涂层剪切结合强度会造成较大误差。提出了改进的试验方法并验证了其有效性。对表面脆性薄膜上的微裂纹尖端应力场的分析表明，该应力场会造成基体材料在承受载荷作用时产生微区塑性变形，在交变载荷作用下产生疲劳裂纹。摩擦力-划痕法测定和数值分析结构均证明PVD双层薄膜的临界载荷随膜厚的增加而减小，但该值不能作为薄膜结合强度评价标准。