剪切荷载作用下砂岩断裂面粗糙度三维统计分析

利用自主研发煤岩剪切-渗流耦合实验装置与三维立体扫描仪对剪切荷载作用下砂岩断裂面粗糙度三维统计信息进行了实验研究,从其断裂面扫描直观图、断裂面等高线分布图、断裂面剖面轮廓线等方面探讨了剪切荷载作用下砂岩断裂面三维粗糙度分布特性.结果表明:砂岩在剪切荷载作用下发生断裂破坏时,其变形特性曲线变化趋势一致,断裂面直观特征存在个体差异,但断裂面粗糙高度分布均近似于正态分布;沿剪切方向与垂直于剪切方向剖面轮廓线特征不同,不能反映断裂面整体特征;分析了粗糙度参数JRC,RL与RS之间关系,JRC值与RL值之间呈近似线性关系,RS值与JRC平均值线性拟合度相对于JRC与RL值线性拟合度更好,JRC平均值更能反映断裂面整体三维特征.     

砂轮偏心回转对精磨表面形貌特征量的影响

因主轴装配精度和动态磨耗等导致的砂轮偏心回转行为对精磨表面质量具有重要影响.以砂轮偏心顺磨为例,改进相邻磨粒瞬态切削深度(简称切深)模型并深入分析偏心激振机理.加工表面划痕截面特征测量结果与三维表面形貌仿真结果的比较表明:砂轮偏心回转微量变化对同等实验条件下的工件表面形貌和加工精度具有较大影响.当砂轮偏心值在1μm以内时,相邻磨粒连续切深分布均匀,加工表面划痕平均切深Rt约为预设切深值ap的40%,表面粗糙度的实验测量与仿真结果基本一致;当其值达到3μm时,工作磨粒切入-切出瞬态冲击与强迫激振加剧,使得加工表面最大划痕深度超过ap值的5.6%左右,工件表面粗糙度与稳定状态相比增加近1倍,加工表面划痕深度非线性分布呈现复杂特征.     

磨削加工表面粗糙度理论模型修正方法

大多数计算磨削表面粗糙度的理论公式都是基于砂轮表面磨粒与工件表面的几何创成机理建立的.理论公式虽然计算精度较高,但由于对一些磨削条件的简化,特别是假定工件表面全部由切削过程完成而忽略了材料的塑性隆起变形对表面粗糙度的影响,使其计算结果往往小于实际表面粗糙度数值.分析了磨削加工表面塑性隆起对轮廓最大谷底高度的影响,提出了计算磨削表面粗糙度数值的塑性影响系数及其理论修正公式,并给出了理论计算与实验结果.     

考虑粗糙度影响的表面织构最优参数设计模型

为考察表面粗糙度对织构表面摩擦学性能的影响,采用求解基于平均雷诺方程的表面织构润滑计算模型的方法,研究综合粗糙度和方向参数等对摩擦系数及最优织构参数的影响规律.结果表明:当织构表面具有横向粗糙条纹时具有较优的摩擦学性能表现;当综合粗糙度σ<0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度不随综合粗糙度的变化而变化,当σ≥0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度随粗糙度的增大而增大;最优织构直径随综合粗糙度的增大而增大,最优织构面积比与综合粗糙度之间不相关,最优织构参数不随方向参数的变化而变化.在仿真结果的基础上,建立考虑粗糙度影响时表面织构的最优参数设计模型,试验验证所建立的模型是合理的和正确的.     

粗糙元特征对风洞中大气表面层模拟的影响

采用不同尺度、不同铺设密度的二维正方形粗糙元,在环境风洞中对大气表面层进行了模拟.使用粒子图像速度场仪对所模拟的大气表面层风速廓线、湍流强度进行了测量.结果表明:当粗糙元的铺设长度达到实验段入口高度的12倍以上时,依靠自然形成法所模拟的对数风速廓线高度可达实验段高度的60%;空气动力学粗糙度Z0最高可达粗糙元尺度的0.4～0.5倍,且Z0随粗糙元铺设区到测量断面的距离呈指数变化;同一高度上湍流强度随粗糙元铺设间距的增加而减小,当廓线高度达到实验段高度的40%以上时,湍流强度不随粗糙元大小及铺设密度的变化而变化,其大小为12%～13%.实际应用中,在已知所需Z0和摩阻风速U*的情况下,可通过粗糙元尺度及铺设密度的不同组合获得满足要求的大气表面层,并确定实验模型区的位置和实验段的入口风速.     

轧制过程中钢板表面划痕的演变规律

为提高冷轧带钢产品质量,利用四辊轧机对表面刻有划痕的钢板进行横向冷轧变形实验,通过观察划痕横向轧制变形过程中断面及表面的形貌变化,分析了划痕的演变规律。结果表明,钢板划痕主要由中心沟槽区、两侧鼓凸区和两侧翻展区组成。经过横轧变形后,划痕向轧制方向延伸,划痕侧壁相互贴合,在钢板表面形成两条折痕,在皮下形成一条折叠,表面折痕与皮下折叠均造成钢板表面质量缺陷。     

行人下肢高精度数值模型与损伤参数研究

为了深入研究汽车-行人碰撞过程中下肢的生物力学响应和损伤机理,基于人体解剖学结构建立了具有完整下肢组织结构和高仿生精度的成年男性行人下肢有限元模型.包括股骨、胫骨、腓骨、髌骨等下肢骨骼以及皮肤、肌肉、韧带、关节囊、半月板等重要软组织.针对长骨骨干断面几何不均匀的特征,提出以CT断面影像数据为依据,建立以真实皮质骨内外表面为边界实现皮质骨断面厚度和形状连续变化的长骨数值模型,对不同建模方式进行了对比,采用两层实体单元模拟皮质骨以获得相对较高的计算精度和计算效率.通过模拟相关生物力学实验,获得了行人下肢各部位的损伤参数,分析了皮质骨厚度变化以及不同撞击方向对下肢损伤参数和损伤机理的影响.上述损伤参数的获得可为我国汽安全性设计提供参考.     

轧制时轧辊和轧件表面微不平度对进入变形区润滑剂的影响(Ⅰ)

实验研究指出,轧辊和轧件表面微不平度会影响进入变形区润滑剂数量。力图反映轧制时曳入润滑剂的理论模型由于其轧辊和轧件的表面形状采用平面数学函数描述,所以一直未获得最佳结果。轧制时轧辊和被轧金属可能具有不同类型微不平度。横向粗糙度是由长而窄的凸凹不均匀微不平度形成,其方向垂直于轧制轴线;而纵向粗糙度是顺轧制方向的,也是窄长的凸凹     

薄膜表面粗糙度对内应力测量的影响初析

薄膜表面粗糙度对内应力的测量产生复杂的影响。文章通过理论分析和计算 ,得到如下结论 :表面粗糙度使得内应力的测量值小于其真实值 ;当表面粗糙颗粒可以用球体描述时 ,粗糙度对内应力测量值的影响仅取决于球状颗粒与表平面之间的接触角 ,而与颗粒的半径大小无关 ,若颗粒恰为半球体 ,内应力测量值与实际值之比为 0 .785 4;当粗糙表面轮廓线可以用正弦曲线表示时 ,上述影响则取决于正弦波的波幅和波距之比。     

预应力淬硬磨削加工表面微观形貌仿真与实验

为了揭示预应力对磨削淬硬过程及表面微观形貌的影响机理,根据热弹塑性有限元理论,在不同大小的预应力作用下,以45钢试件为研究对象,使用DEFORM-3D进行单磨粒切削仿真,并结合预应力淬硬磨削实验,对等效应变、沟槽深度、表层微观组织及表面微观形貌进行分析.研究表明:施加预应力对热-机械等效应变影响较小,对微观组织转变影响明显,进而影响位错密度和晶粒体积,间接影响表面粗糙度;在预应力取值较小时,随着预应力增大表面沟槽深度减小,有利于减小表面粗糙度值,但在预应力超过某一数值后,会引起表面褶皱,反而使表面粗糙度数值增大.