基于热力耦合的滑动摩擦系数模型与计算分析

为预测和控制摩擦过程,通过分析界面原子在界面势能场激励下的热振动,建立了基于摩擦界面热力耦合过程的滑动摩擦系数计算模型.计算分析表明:滑动摩擦系数随相对滑动速度增大而增大;当摩擦界面实际接触面积与载荷呈线性关系时,滑动摩擦系数与接触面积无关;当实际接触面积接近名义接触面积时,滑动摩擦系数随载荷的增加而减小;此外,滑动摩擦系数随晶格常数增大而降低,随原子质量减小而减小.     

基于Kelvin振子的界面摩擦系数计算方法

为了解决界面摩擦系数计算方法问题,假设接触界面的摩擦能量以声子的形式向外传播,因此接触界面微观振子所耗散的能量等于宏观界面向外传递的热能,应用等效阻尼方法可求出等效黏性阻尼;同时提出了Kelvin振子摩擦耗散模型,通过此模型得到表面能变化的损耗率;最后应用"鹅卵石"模型求出摩擦系数.采用此公式计算的结果与前苏联学者Крагепьский等提出的摩擦系数与相对滑动速度试验中极大载荷情况下的摩擦系数变化趋势非常相似.另外,摩擦力计算公式所得数值与Lantz等利用超高真空原子力显微镜研究硅探针在NbSe2试样表面接触和摩擦时的试验结果比较接近.因此证明了此摩擦系数计算公式具有一定的可靠性.     

小滑动支承对跨活断层明钢管受力的影响

为研究小滑动支承方式对明钢管承载特性的影响,以国内某实际跨活断层明钢管工程为例,建立分别由传统的铰支座与所提出的垫层支墩作为小滑动传力支承的数值模型,探明小滑动支承的传力行为.研究结果表明:与铰支座相比,采用垫层支墩支承钢管会降低伸缩节的补偿量,钢管受力也更加均匀;钢-垫层之间的摩擦系数取值对伸缩节补偿量和滑动支座滑移距离的影响较为显著,但对钢管的受力状态不会产生质的影响.相比铰支座,采用垫层支墩作为跨活断层明钢管的小滑动传力支承更加合理可行,且钢-垫层间的摩擦系数取值是结构设计阶段不可忽略的问题,应以控制合理的伸缩节补偿量和滑动支座滑移距离为确定摩擦系数的主要目标.     

基于热力耦合的摩擦系数计算模型与仿真研究

基于界面摩擦过程中摩擦功耗散为界面原子热振动的原理,通过对界面原子在界面势能场激励作用下热振动分析,建立了基于摩擦界面热力耦合过程的滑动摩擦系数计算模型。仿真分析表明：滑动摩擦系数随摩擦速度增加而增高;当摩擦界面实际接触面积与载荷成线性关系时,摩擦系数与接触面积无关,当实际接触面积接近名义接触面积时,摩擦系数随载荷的增加而降低;此外,滑动摩擦系数随晶格常数增大而降低,随原子质量减小而升高。     

纳米尺度下对黏滑现象的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法研究了硅针尖在金刚石基底滑动的黏滑现象,讨论了纳米尺度下温度、滑动速度、载荷等因素对黏滑摩擦的影响.模拟结果表明,在纳米尺度下,原子排列规则的两固体间的滑动摩擦力呈现出周期性的锯齿型变化.摩擦力曲线的波动周期取决于滑动过程中基体沿滑动方向的晶格常数,同时受接触面原子排列结构变化的影响.在较低温度范围内,滑动摩擦力随温度的升高近似呈线性减小,对滑动摩擦力的波动周期和振幅影响不大.在一定速度范围内,滑动摩擦力主要受黏着作用的影响,滑动摩擦力的大小随速度的增大近似呈线性增大.在一定载荷范围内,滑动摩擦力随载荷的增大近似呈线性增大,振动周期变大.     

水晶与岩石摩擦发光的实验研究

采用直线滑动和圆周转动两种实验方法研究水晶与岩石摩擦发光规律.得到的结果是:岩石表面发光度与岩石破裂所需功率密度之和,正比于摩擦机械功率密度.摩擦机械功率密度等于滑动摩擦系数、压强和速度的乘积.当摩擦系数和速度不变时,表面发光度最大值与压强成正比;当摩擦系数和压强不变时,表面发光度与速度成正比。通过实验探讨地震发光与摩擦发光之联系。     

淤泥对平面钢闸门启门力影响的数值仿真分析

为了准确模拟闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力的影响,将闸前泥沙考虑为由粗细颗粒组成的宾汉体,闸门在开启过程中,粗颗粒之间的碰触和相对滑动产生了摩擦剪切应力,而细颗粒之间的絮凝作用在闸门开启的瞬间提供了极限剪切应力,这两种剪切应力之和称为泥沙临界屈服应力.闸门启动时,必先克服临界屈服应力.基于VOF（volume of fluid）的三维非稳态两相流k T-εT模型,引入宾汉体模型,考虑泥沙临界屈服应力,建立起闸前泥沙淤积对平面钢闸门启门力影响的数值仿真模型,并应用该仿真模型计算了天津宁车沽防潮闸在闸前有泥沙淤积情况下的启门力,计算结果与实测资料吻合较好.     

板式橡胶支座滑动摩擦性能试验及其力学模型

针对汶川地震中小跨度梁桥出现的板式橡胶支座滑动的典型震害,对板式支座与钢板间的滑动摩擦性能进行了试验研究,分析了竖向正压力和滑动速率对支座滑动摩擦性能的影响规律,试验结果表明,在发生明显滑动之前,支座以水平剪切变形为主,伴随少量的相对滑动,其名义剪切模量在700~1 100kPa之间;板式支座与钢板间的滑动摩擦系数与支座的竖向压应力呈负相关,与滑动速率呈正相关.最后建立了考虑板式支座与钢板间滑动摩擦性能的精细化力学模型,以考虑多种因素对支座滑动效应的影响.     

用能量方法计算滑动摩擦力的研究

根据独立振子模型的能量耗散机理,提出一个用能量方法计算弹性接触光滑界面滑动摩擦力和摩擦系数的方法,并根据计算结果研究摩擦力和摩擦系数与摩擦副各种参数之间的关系.通过研究指出两摩擦副界面原子失稳跳跃后在平衡位置附近相对摆动是机械能耗散的关键.研究表明随着接触峰高度的增加摩擦力和摩擦系数也增加,当超过某个临界值时,摩擦力和摩擦系数基本上不再增加,此时能量方法与Bowden黏附摩擦理论公式计算值相近.     

在役水工钢闸门结构可靠度分析

简要介绍了结构可靠度的计算方法，分析研究了在役水工钢闸门主要随机变量的分布规律的统计量.结合工程实例，分析研究平面钢闸门结构主要失效模式，提出在役平面钢闸门主要构件可靠度的计算方法，得到闸门安全状况的明确结论，对提高在役水工钢闸门的运行可靠性具有重要意义.     

激光熔覆3Cr2W8V模具钢的干滑动摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术对3Cr2W8V模具钢进行了激光表面熔覆.所用的三种涂层材料分别为Ni基合金、Fe基合金和50?基 50%WC.在与硬质合金对磨环的干滑动摩擦磨损过程中,测定了摩擦系数、磨损率随滑动距离的变化曲线,并与基材的进行对比;借助于扫描电镜观察熔覆层的微观组织形貌,分析了凝固组织的形成过程.试验结果表明,三种激光涂层都不同程度地改善了基材的耐磨性.其中50?基 50%WC复合涂层在一定的滑动距离条件下的磨损率比基材的下降约90%,其次是Fe基合金涂层(下降约80%)、Ni基合金涂层(下降约60%).耐磨性的改善与涂层组织中形成的大量硬质相和高硬度的未熔化合物有关.     

有限土体主动土压力计算方法探讨

基于库伦理论的平面滑裂面假设及极限平衡理论,假定有限土体水平,支护结构垂直,再依据有限土体的宽度b₀(支护结构与已有建筑的距离)与三角滑动楔体之间的宽度b之间的相对关系推导了改进的主动土压力计算公式.分析外摩擦角和支护结构与土体之间的黏着力对滑动土体破裂角以及主动土压力的影响,并提出广义主动土压力系数观点.通过算例对比,结果表明本次提出的计算公式更接近实际,考虑外摩擦角和黏着力的作用有利于节约成本.     

硬度对钢蜗轮副用材料磨损行为的影响(英文)

为了探讨硬度对钢蜗轮副材料磨损行为的影响,为研究钢蜗轮副合理的硬度配对提供试验依据。通过不同的热处理工艺,使12Cr2Ni4低碳合金钢获得了5种不同硬度的试样,然后在无润滑,室温条件下,在SRVⅣ微动磨损试验机上考察了硬度对12Cr2Ni4钢-18Cr2Ni4WA钢摩擦副磨损行为的影响。结果表明：试验条件下,随着12Cr2Ni4钢硬度的增加,12Cr2Ni4钢的磨损体积减小,其偶件18Cr2Ni4WA钢的磨损体积增大,当12Cr2Ni4钢硬度位于HRC39-HRCAl之间时,摩擦副双方的磨损量相等;12Cr2Ni4钢的相对耐磨性和摩擦系数都随12Cr2Ni4钢硬度的增加而增大,最大的相对耐磨性和摩擦系数的最大值均约为0．9。     

轿车轮胎地面摩擦力的研究

为了研究轿车轮胎地面磨擦力的作用效果,通过实验,利用测力装置测得轮胎地面摩擦力,并计算出附着系数.分析了轿车在启动、行驶、制动和转弯的过程中,整车的惯性力和轮胎转动的惯性力偶矩,以及由轮胎与地面的变形产生的滚动阻力偶矩.提出在几种行车状况下地面摩擦力和附着系数的计算方法,并通过算例进行讨论.     

C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能分析

复合材料因性能独特而备受关注,但其自身结构复杂且受到诸多因素的影响,因而对其摩擦学性能的研究仍有待进一步加强。为了对比不同摩擦配副对C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能的影响,以C/SiC复合材料为研究对象,运用销盘摩擦学试验方法,研究了C/SiC复合材料与45#钢以及C/SiC复合材料与ZrO₂材料摩擦配副的摩擦学性能,采用三维形貌仪等仪器对C/SiC复合材料摩擦后的表面进行表征分析,研究其摩擦后的表面质量及其储油性能。结果表明,C/SiC复合材料与45#钢磨损剧烈,摩擦后表面储油性能严重下降;其与ZrO₂对磨则摩擦系数较低,磨损量较小,摩擦后的表面仍保持了较好的承载性能及储油性能,是一种良好的摩擦配副。研究结果为拓展C/SiC复合材料的应用及揭示其摩擦学特性提供了有力支撑。     

含磨屑粗糙表面接触滑动摩擦副温度场的计算

接触温度是评价摩擦副工作性能好坏的一个重要因素,对粗糙表面、特别是含磨屑粗糙表面接触温度场求解尚缺乏深入研究。介绍了粗糙表面及含磨屑粗糙表面线接触滑动摩擦副接触温度场的求解过程及方法,分析了光滑表面、粗糙表面及含磨屑粗糙表面接触温度场分布,探讨了表面接触温度对滑动摩擦副胶合及咬死的影响。结果表明：粗糙表面温度场较光滑接触表面温度场有明显的提高,在粗糙度影响系数的０．１、０．５时,接触区温度分别增加     

湿式铜基摩擦副局部接触对摩擦因数的影响

考虑金属的热衰退特性及温度、压力和摩滑速度对混合润滑油膜的影响,建立了湿式铜基摩擦副局部接触摩擦因数计算模型,研究了摩滑过程中湿式铜基摩擦副局部接触状态下摩擦因数的变化规律,并通过销-盘摩擦因数测量实验对摩擦因数计算模型进行了验证.研究结果表明:摩擦元件屈曲变形导致摩擦元件间摩擦状态发生变化,在局部接触条件下,接触区摩擦状态随温度升高可分为油膜主导阶段、微凸峰主导阶段、摩擦因数上升阶段和热衰退阶段4个阶段.其中,油膜主导阶段会随摩滑速度的减小而消失.干摩擦状态下,摩滑速度对摩擦因数影响较小.在混合润滑状态下,摩擦因数随摩滑速度增加而下降,且温度越小摩擦因数衰减越显著.局部接触区平均面压较小时,压力对摩擦因数影响较小,当压力超过100 MPa时,接触面压力开始对混合润滑中的油膜主导阶段产生影响,此时摩擦因数随压力升高而增大.      

Velocity Distribution of Slurry in Horizontal Pipe When Solid Particles Sliding

Based on the laws of momentum conservation and impulse in accelerating process, the distribution on speed of ununiform slurry flow in a horizontal pipe was studied. According to the momentum change of solid particles and conveying liquid of slurry flow during accelerating, and some effect factors, the relationship between the speed of solid particles and the speed of conveying liquid was obtained.When dealing with the friction between sliding solid particles and pipe, it is pivotal to reasonably distribute component of friction to each solid particle. The friction coefficient between solid particles was obtained by forces analysis and theoretic calculation, and can be used to calculate the friction force on every solid particle. The effect of friction on speed of ever), solid particle was investigated through the impulse law. The result is more accurate than that by using uniform friction on solid particles. It is completely new method to use above theory to get solid particles speed distribution, conveying liquid speed distribution and slurry speed distribution.