脉冲SH波在单侧接触正交异性覆层介质中的传播

应用Fourier分析,研究了脉冲SH波在单侧接触正交异性覆层半空间中的传播.设接触界面遵循Coulomb摩擦定律,波小于临界角入射.根据含有不等式的混合边界条件,将问题化为一递推方程,并发展了一种迭代方法用于确定界面未知边界区域--滑移区,计算了界面剪力和相对滑移速度的分布,讨论了上下层介质材料参数组合、弹性覆层的厚度等参量对系统动力响应的影响.     

弹性波在压电介质摩擦接触界面上的反射与透射

讨论了弹性波在压电介质摩擦接触界面上的反射和透射问题．利用Fourier分析的方法，将非线性Coulomb摩擦接触边界波动问题化为奇异积分方程问题．利用迭代-修正的方法，确定了界面上滑移和粘着区域的分布范围，同时计算了面力、相对滑移速度等参量以及由于边界非线性而引起的反射和透射的高频谐波幅值，并讨论了它们随外加力-电荷载的变化规律．     

粗糙机械结合面的接触刚度研究

为准确进行计入粗糙接触界面影响的组合结构动力分析,基于弹塑性理论对具有粗糙表面的长方微元体进行有限元接触分析,给出了根据受力和变形关系计算粗糙表面接触刚度的方法,得到了不同载荷作用下的法向和切向界面接触刚度.计算结果表明:表面形貌造成的接触应力分布不均匀和局部塑性变形导致法向界面接触刚度随着压力的增加先增大后减小,并随着表面粗糙度的增加而降低;切向界面接触刚度随着法向载荷和摩擦系数的增加而增加,随着切向载荷的增加而减小.当切向载荷增加到一定值时,接触界面将由微观滑移转化为宏观滑动,摩擦界面连接失效.     

钢-钢接触的扭动微动磨损氧化行为研究

在空气、氧气和氮气气氛中,研究了LZ50车轴钢在法向载荷为50 N和不同角位移幅值下的扭动微动运行行为,并重点分析了其摩擦磨损特性和氧化作用机理.结果表明,当气氛中含氧量增加时,混合区和滑移区向小角位移幅值方向移动,摩擦扭矩随循环周次的变化曲线分别为跑合、上升和稳定阶段,当气氛中含氧量增加时,上升阶段缩短,稳定阶段提前,摩擦扭矩值则越低.在部分滑移区,损伤比较轻微,在混合区和滑移区,扭动微动磨损机制为磨粒磨损和剥层,并伴随明显的塑性变形.摩擦氧化在扭动微动接触界面不仅增加了界面滑移,而且产生的氧化磨屑不易排出接触区,因此有利于减少磨损.     

各向异性摩擦机理研究及仿真分析

为解决工程研制过程中出现的各向异性摩擦问题,从理论和数值模拟两方面综合分析了各向异性摩擦特性对物体运动的影响. 分析了平动物体在不同各向异性摩擦特性下的运动规律,并针对工程中常见的轴套结构旋转超差问题进行研究,获得了物体运动与各向异性摩擦主方向、大小、物体轴向运动速度及加速度等因素的定量关系,给出了优化各向异性摩擦特性的方法并进行了试验验证. 结果表明,各向异性摩擦特性会对相对运动结构造成明显的影响,降低摩擦因数比值可以有效解决旋转超差问题.      

简谐P波透过摩擦接触界面的实验分析

工程结构中存在着大量的接触界面,接触界面只能承压不能承拉。含有接触界面的材料或结构受地震、冲击等动荷载作用时,可能引起界面的局部分离和滑移,从而导致问题的非线性。对简谐P波垂直入射接触界面问题进行了实验研究。观测分析透射波时域波形和频域曲线的变化,给出了透射波高阶频率幅值随外加荷载的变化规律,以期为无损探测材料接触型缺陷以及定量测定界面接触力提供参考。     

各向异性介质中折射波及其走时曲线研究

利用斯奈尔定律研究各向异性介质中平界面上产生折射波的条件,得出了临界角表达形式.并对横向各向同性介质折射波条件进行了讨论,研完了单层界面上产生的折射波走时曲线,并将最后结果推广到多层界面的情形;最后给出模型计算结果,并对其作了讨论.     

航空渐开线花键副微动摩擦接触参数分析

使用有限元方法对航空渐开线花键副摩擦进行接触分析,得到花键副的接触应力及相对滑移分布规律,并考虑接触长度、花键壁厚和摩擦因素对花键副接触的影响.研究结果表明:花键副接触应力及相对滑移分布不均匀,端部的接触应力及相对滑移较大;增加接触长度不能提高花键副的承载能力,接触长度与花键分度圆直径之比不得大于1.2,最佳为0.5;花键壁厚越薄,端部接触应力和相对滑移越大;摩擦因素对接触应力几乎没有影响,但相对滑移与摩擦因素成反比.     

压电体光滑接触界面上的滑移界面波理论分析

应用压电材料Stroh方法分析压电体光滑接触界面上滑移波的存在性条件,给出其存在的判据.压电体由外加单向压力作用而光滑接触,同时处于一定场强的电场中,设在波的作用下界面不会发生分离.通过具体压电材料的数值计算发现:当沿界面传播的波速满足一定条件时,滑移界面波能存在.特别地,两压电体的Rayleigh波速、极限波速一样时,滑移波将不存在;两压电体的Rayleigh波速、极限波速不同时,滑移界面波速将是两个Rayleigh波速之间的某个值或者是较小Rayleigh波速与较小的极限波速之间的值;滑移界面波的存在决定于材料本身的性质,而与外加载荷没有关系.     

基于真实接触面积的摩擦模型

分析了经典摩擦理论中关于摩擦系数的问题,利用弹塑性力学建立摩擦微元体,并给出3个假设:(1)摩擦力与真实接触面积成正比,(2)摩擦剪应力与正应力(压力)无关,(3)无磨损.然后提出了基于真实接触面积的摩擦模型,并利用该模型分析了等高粗糙、随机粗糙和极端条件下的摩擦力.结果表明:该模型与经典摩擦系数方法相比有较大的不同,反映了界面摩擦的起因,可以用来有效分析不同类型的摩擦问题.     

Detachment fronts and the onset of dynamic friction

The dynamics of friction have been studied for hundreds of years, yet many aspects of these everyday processes are not understood. One such aspect is the onset of frictional motion (slip). First described more than 200 years ago as the transition from static to dynamic friction, the onset of slip is central to fields as diverse as physics, tribology, mechanics of earthquakes and fracture. Here we show that the onset of frictional slip is governed by three different types of coherent crack-like fronts: these are observed by real-time visualization of the net contact area that forms the interface separating two blocks of like material. Two of these fronts, which propagate at subsonic and intersonic velocities, have been the subject of intensive recent interest. We show that a third type of front, which propagates an order of magnitude more slowly, is the dominant mechanism for the rupture of the interface. No overall motion (sliding) of the blocks occurs until either of the slower two fronts traverses the entire interface.     

壁滑移对粘弹性流体在小流道内流动的影响

本文对粘弹性流体在毛细管、狭缝和环隙中的滑移现象进行了模型化,讨论了用幂律和Oldroyd模型为本构方程的两种情况。得到了滑移速度、流量增长和摩擦阻力的表达式。经预测发现当发生滑移时,其速度分布、体积流量和压强降与无滑移时迥异。其中部分预测已经验证与文献数据较好地符合。当滑移速度增大时,其速度剖面变平并且可以预料必将对热、质传递产生严重影响。     

组合梁考虑滑移效应的理论分析

钢-混凝土组合梁的刚度和挠度分析因可能受到两者界面的相对滑移影响而十分复杂.针对组合梁受界面滑移效应的影响,进行了静力线弹性分析,提出了组合梁挠度计算的二阶算法,分别建立了关于组合梁考虑滑移效应的挠度和层间相对滑移的二阶常微分方程,给出了相应的边界条件,求得了简支梁、悬臂梁、两端固定梁和一端简支一端固定梁4种不同边界条件组合梁在不同荷载作用下的层间相对滑移和挠度的理论精确解,并给出了组合梁受层间滑移效应影响的内力计算.通过与组合梁挠度计算高阶算法的对比,二阶算法简化了组合梁考虑滑移效应的挠度计算,给出了相对全面的计算结果.     

锈蚀SRC梁界面滑移量计算

以弹性理论为基础,建立了锈蚀SRC梁的界面滑移量计算方程式,并进行了求解讨论了不同荷载作用下,锈蚀SRC梁型钢上下翼缘与混凝土交界面滑移量沿梁长方向的分布特点对工业厂房型钢混凝土梁耐久性检测结果表明,锈蚀SRC梁的界面滑移量方程式计算结果与工程实际检测结果基本相符,验证了理论研究的正确性,为锈蚀型钢混凝土梁界面粘结滑移本构关系研究奠定了基础     

'Melt welt' mechanism of extreme weakening of gabbro at seismic slip rates

Laboratory studies of frictional properties of rocks at slip velocities approaching the seismic range (～0.1-1?m?s(-1)), and at moderate normal stresses (1-10?MPa), have revealed a complex evolution of the dynamic shear strength, with at least two phases of weakening separated by strengthening at the onset of wholesale melting. The second post-melting weakening phase is governed by viscous properties of the melt layer and is reasonably well understood. The initial phase of extreme weakening, however, remains a subject of much debate. Here we show that the initial weakening of gabbro is associated with the formation of hotspots and macroscopic streaks of melt ('melt welts'), which partially unload the rest of the slip interface. Melt welts begin to form when the average rate of frictional heating exceeds 0.1-0.4?MW?m(-2), while the average temperature of the shear zone is well below the solidus (250-450?°C). Similar heterogeneities in stress and temperature are likely to occur on natural fault surfaces during rapid slip, and to be important for earthquake rupture dynamics.     

Friction falls towards zero in quartz rock as slip velocity approaches seismic rates

An important unsolved problem in earthquake mechanics is to determine the resistance to slip on faults in the Earth's crust during earthquakes. Knowledge of coseismic slip resistance is critical for understanding the magnitude of shear-stress reduction and hence the near-fault acceleration that can occur during earthquakes, which affects the amount of damage that earthquakes are capable of causing. In particular, a long-unresolved problem is the apparently low strength of major faults, which may be caused by low coseismic frictional resistance. The frictional properties of rocks at slip velocities up to 3 mm s(-1) and for slip displacements characteristic of large earthquakes have been recently simulated under laboratory conditions. Here we report data on quartz rocks that indicate an extraordinary progressive decrease in frictional resistance with increasing slip velocity above 1 mm s(-1). This reduction extrapolates to zero friction at seismic slip rates of approximately 1 m s(-1), and appears to be due to the formation of a thin layer of silica gel on the fault surface: it may explain the low strength of major faults during earthquakes.     

考虑摩擦的平面多刚体系统的冲击问题

由于经典的多体系统冲击动力学的方法无法在冲击的瞬间计算摩擦力的积分,所以在考虑滑动粘滞、反向及保留经典的近似冲击假定的情况下,通过采用分段分析的方法,得到含摩擦的平面多刚体系统的冲击问题的理论解,即根据冲击的初始条件及几何特性,以及作者提供的公式,可以直接得到冲击后的动力学响应。     

摩擦耗能框架结构的动力分析

通过对摩擦耗能框架运动方程增量形式的研究，修正摩擦耗能减震结构基本框架的滞回模型．文中认为基本框架的弹塑性动力时程分析，可以用于摩擦耗能减震结构的动力时程分析．同时，推导带有摩擦耗能器的有阻尼单层框架，及其在正弦波激励下反应的解析解．最后，给出两个算例来验证本文的理论分析．     

基于能量法的U型钢与混凝土组合梁变形计算分析

针对外荷载作用下,U型钢与混凝土板界面产生的相对滑移,引起内力重分布,降低组合梁承载力,增加组合梁变形等问题,运用能量法对U型钢与混凝土组合梁的变形进行了分析.在能量变分原理的基础上,建立了考虑界面相对滑移影响的组合梁的变形计算微分方程,给出不同作用荷载工况下的变形计算公式,并对其进行了算例分析,讨论了连接刚度和U型钢钢板厚度对组合梁变形的影响.计算结果表明,组合梁的变形沿梁长呈非线性分布,随着连接刚度增加而减小,随着钢板厚度的增加而减小.