摩擦学是一门复杂的学科,它是多种子学科交叉融合的一门复合学科。历来受到各个国家和地区研究人员的广泛研究,同时摩擦也是生活中常见的现象,多年来一直受到人们的广泛重视。对于摩擦副之间的应力分布也是研究的主要内容,在大多数运动副中,亚表层应力对零件的失效起着重要的作用。虽然亚表层应力可以根据接触力学通过数值计算获得,但是实际能够测量亚表层应力的方法不多,其中的光弹技术目前主要用于静止物体的亚表层应力测量。因此本文通过改进光弹性实验方法,测量运动副亚表层应力分布,并与数值计算的结果对比分析,同时进一步分析零件失效的深层机理。本文主要研究工作如下:1.对于准静态以及动态的测量,需要一种更为简便的方法光弹性技术,随即引出了相对光强法,同时表明这种方法可以比较方便的用来分析运动副接触区的主应力差分布。光弹性技术是一种分析应力分布的实验手段,首先介绍了光弹实验原理的基本定律,然后对平面偏振光场和圆偏振光场做了详细的说明和分析。接下来对光弹应力测量的相位移法和RGB光弹法进行了详细的介绍,同时指出这两种方法主要适用于测量静态的应力分布。2.研制和改进了线接触滚动与滑动摩擦光弹实验台,详细的介绍了实验台各个部分的组成,线接触光弹滚动与滑动摩擦实验台的研制为后续的实验提供了一个良好的设备环境。由于在进行光弹实验时,需要采用具有暂时双折射效应的材料来制备光弹模型,因此对光弹模型制备进行了详细的介绍。并对环氧树脂的应力-条纹值采用三种方法进行了测量,最后取其平均值。将相应的前期准备工作做好之后,即可进行后续的光弹实验。3.根据光弹性实验方法,对滚动与滑动摩擦下的运动副进行实验测量。实验中,观测了光弹模型与滚动轴承在滚动摩擦以及滑动摩擦下不同载荷和不同转速下的应力分布,可以得出:通过光弹实验方法获得的干涉条纹表示了最大剪应力,而最大剪应力通常用来寻找失效发生的位置。在纯滚动时,运动副的应力分布几乎与静止接触时一致。然而在存在滑动时,由于摩擦力较大,而导致运动副亚表层应力出现了明显偏移。4.对运动副亚表层应力进行数值计算,通过VB程序得出数值计算结果,随后将实验获得结果与数值计算结果进行比较,发现两者具有较好的一致性,可以认为光弹实验测量的应力分布能够较好的反应实际接触的应力分布场。最后分析了不同摩擦系数下的最大剪应力的分布情况,对于预测材料的失效具有重要的作用。5.讨论了摩擦副的热传导过程,对温度场的理论求解进行了详细的说明。根据搭建的红外温度测量系统,测得摩擦副接触区的温度分布数据,获得了不同摩擦情况下不同转速以及载荷的温度分布数据,根据实验结果可以发现:滑动摩擦下的温度分布明显要比滚动摩擦下的温升要显著,同时载荷对于接触区温升的影响也要比转速对于接触区温升的影响要大。通过研究接触区的温度分布,对研究摩擦磨损的深层机理具有重要作用。