耦合颗粒形态和粗糙表面影响的摩擦副热效应

文章引入颗粒形态和表面粗糙度的影响,结合雷诺方程、粘温方程、颗粒和微凸体变形及能量方程等建立了颗粒和微凸体接触时的摩擦模型;探讨了颗粒形状分别为圆形和六边形,微凸体轮廓分别为余弦和圆弧时,颗粒和摩擦副的接触温度及其对流体的温度、压力分布的影响;研究结果表明,圆形颗粒的承载量比六边形颗粒的承载量大,与微凸体的接触温度也较大,而存在圆形颗粒的流体摩擦力以及总摩擦力较小。     

单轴压缩下预制2条贯通裂隙类岩材料断裂行为

在伺服控制单轴加载试验机上,对采用养护前期拔出预埋插片方式制作的含2条贯通裂隙类岩石试件进行压缩试验;基于滑动裂纹模型理论,并结合试件破坏全应力-应变曲线和贯通破坏面颗粒体破坏形态分析裂隙试件断裂破坏机理。滑动裂纹模型表明:驱动裂纹相对错动的有效剪力是裂隙倾角α和裂隙面摩擦因数f的函数。试验中发现:裂隙试件发生破坏时,依据裂隙倾角和岩桥倾角的不同,将会出现单裂隙微裂纹贯通破坏、预制裂隙贯通破坏和无微裂纹发育的脆性破坏;根据裂隙试件岩桥区受力特征的不同,预制裂隙发生贯通破坏时,将呈现拉伸破坏、剪切破坏和拉剪复合破坏3种模式,岩桥区贯通面上颗粒体破坏形态随之依次呈现无摩擦、完全摩擦和部分摩擦痕迹。     

水压马达配流副仿生非光滑表面摩擦学性能

为探究剩余压紧力条件下具有仿生非光滑表面结构的水压马达配流副的摩擦学性能,选取431不锈钢和碳纤维增强PEEK作为摩擦副配对材料,在保持凹坑面积占有率相同的情况下,设计和制造了三种不同截面且直径分别为0.8 mm、1.0 mm、1.3 mm和1.7 mm的仿生非光滑表面凹坑试件,通过摩擦磨损试验获得了摩擦副摩擦系数、试件摩擦表面微观情况、试件摩擦表面粗糙度分布及磨损量等结果。结果表明,造成配流副磨损的摩擦机理主要有磨粒磨损、粘着磨损和沟犁磨损;配流副间设计的凹坑型非光滑表面都起到了降低摩擦系数、加快摩擦系统平衡和减少磨损量的作用;开口直径为1.0 mm的圆锥形凹坑能起到更好地降低摩擦系数的效果;开口直径为1.0 mm的圆锥形凹坑能起到更好地减少磨损的作用。     

表面微凸体形态对三体摩擦界面间隙的影响

为了研究颗粒介质三体摩擦界面间隙变化规律,文章利用显式有限单元法建立了具有不同微凸体形态表面的二维平行板剪切模型,利用该模型分析了法向载荷、接触摩擦因数对三体摩擦界面间隙的影响。分析结果表明:随载荷增加,尖锐微凸体模型中界面间隙呈减小趋势,圆滑微凸体模型中界面间隙保持不变;2个模型中界面间隙均随接触摩擦因数增加而变大,但变化幅度并不一致,剪切过程中颗粒体系的稳定性与其分布形态结构和颗粒间摩擦力密切相关。     

激光微造型滑动轴承表面形貌及摩擦特性研究

为了研究表面形貌对滑动轴承摩擦特性的影响,设计和制造了4组表面微造型深度不同的滑动轴承轴颈表面形貌。使用三维光学轮廓仪对微造型试件表面形貌进行扫描及测量,采用IS025178定义的表面形貌参数对轴颈表面形貌进行表征。采用改造的摩擦试验机进行了一系列摩擦磨损试验,研究了表面形貌参数与摩擦系数之间的关系。结果表明:摩擦系数、摩擦表面温升均随着表面微造型深度增大先减小后增大,在表面微造型深度为12μm时最小。表面形貌参数与摩擦系数均存在一定关联性。摩擦系数随着表面偏态和表面中心处平均空体体积增大而增大,随着表面峰态和封闭山谷体积增大而减小,随着表面谷处平均空体体积增大先减小后增大,随着封闭山峰体积的增大先增大后减小。     

堆石体柱状试件成型过程的材料点法仿真

为探索散体工程材料的力学特性,采用数值仿真技术模拟了柱状堆石体试件的成型过程。采用了材料点法作为仿真计算模型。在仿真分析中,堆石体颗粒用随机生成方法构造,具有随机形状且符合级配要求,并用材料点离散描述。数值仿真与实验室中实际堆石体成型过程相同,颗粒分批在重力作用下落入成型桶中,在阻尼措施作用下能量耗散,形成具有一定密实度的试样。该模拟再现了试件成型过程中颗粒之间的相互作用,包括挤压、滑移、分离等现象。该方法可用于深入研究散体材料特性。     

激光微造型尺寸对滑动轴承表面摩擦特性的影响

为了研究表面微造型对滑动轴承摩擦特性的影响,设计和制造了4组表面微造型尺寸不同的滑动轴承轴颈表面形貌。使用三维光学轮廓仪对微造型试件表面形貌进行扫描及测量,采用ISO25178定义的表面形貌参数对轴颈表面形貌进行表征。采用改造的摩擦试验机进行摩擦磨损试验,研究了表面形貌参数与摩擦系数之间的关系。结果表明:摩擦系数、摩擦副磨损量均随着表面微造型尺寸的增大先减小后增大,在微造型尺寸为160μm时最小。摩擦系数随着表面偏态增大而增大,随着表面谷处平均空体体积增大先减小后增大,随着封闭山峰体积的增大先增大后减小。     

纳米坡缕石改进水润滑轴承性能的研究

水润滑轴承的摩擦性能取决于橡胶轴瓦的润滑状态、硬度、动态粘弹性等.选取坡缕石(AT)纳米粉体,经硅烷偶联剂KH-550表面改性处理后,加入NBR制成AT/NBR橡胶轴瓦硫化胶试件与AT/NBR水润滑轴承试件.检测表明,AT/NBR橡胶轴瓦硫化胶试件的综合力学性能、硬度提高.动态力学分析仪DMA测得,NBR,AT/NBR橡胶轴瓦硫化胶试件0℃时的损耗因子大约相等,表明两者的湿滑能力基本不变.通过轴承摩擦磨损试验机,测出AT/NBR轴承试件的水润滑摩擦噪声、摩擦系数与磨损量降低.以上实验表明,AT/NBR轴承试件比NBR轴承试件的摩擦磨损等性能指标有所提高,并达到了美军标(船舶)MIL-DTL-17901C(SH)的规定.     

纳米二硫化钨颗粒的分散稳定性

为了提高纳米二硫化钨颗粒在润滑油中的分散稳定性,采用超声波分散、机械搅拌分散和颗粒表面修饰三者相结合的方式来处理纳米二硫化钨颗粒,通过沉降法、粒度分布法和显微镜法评价其分散效果;通过滴定法和红外光谱分析研究纳米二硫化钨颗粒在润滑油中的分散机理;最后考察纳米二硫化钨颗粒对磨损表面的修复效应。研究结果表明:在超声波和机械搅拌作用下,表面修饰后的纳米二硫化钨颗粒在润滑油中未形成大团聚体,能均匀且稳定地分散于润滑油中;表面修饰剂与纳米二硫化钨颗粒表面羟基作用,使颗粒表面吸附大量长链亲油基团,这些长链亲油基团充分伸展于润滑油中,并形成位阻层,阻碍颗粒的碰撞团聚和重力沉降,从而使得纳米二硫化钨颗粒能稳定分散于润滑油中;而稳定分散与润滑油中的纳米二硫化钨颗粒在摩擦过程中能在磨损表面形成有效的保护膜,对磨损表面起到很好的修复作用。     

盐浴软氮化50#钢摩擦学性能

通过在不同栽荷和摩擦状态下试验,考察了盐浴软氮化后50#钢试件的摩擦学性能。结果表明：盐浴软氮化处理可在试件表面形成氮化层,氮化层在干摩擦状态下的摩擦系数在0．333左右。当载荷为720N时,干摩擦状态下摩擦面的摩擦系数持续增加,但增量减少。此外,表面氮化层也提高了试件在干摩擦、栽荷小于等于396N条件下的抗磨损能力。     

OAT-U大越式高温摩擦磨损试验机的智能化改造

摩擦力(或摩擦系数)和磨损量的测量是摩擦磨损试验中最基本的2个测量参数。文章针对日本产OAT-U大越式高温摩擦磨损试验机不能测量摩擦力的不足,对其进行了改造,增加了摩擦力的在线测试功能。此外,为了满足现代测试技术要求,将原有的人工测控系统进行了智能化改造,实现了大越式试验机的计算机在线测试控制。     

微摩擦测试的微力传感器设计

论述了一种新的应用于微摩擦测试的微力传感器,这种微力传感器能同时测定微小摩擦力及相应正压力的大小,其独特的悬臂结构消除了多维力传感器普遍关注的耦合问题．正压力和摩擦力的测力原理分别基于应变片法和位移法．标定及静态特性的分析表明,该微力传感器具有较高的测力精度和分辨力,适合于mN级的摩擦测试．摩擦测试实验表明,该微力传感器完全能进行各种润滑膜的微摩擦性能评估测试,从而为微摩擦研究提供了一种有效的实验工具．     

摆式飞剪剪切过程弹塑性有限元模拟

用弹塑性有限元法模拟了连铸板坯在摆式飞剪下的剪切过程，并着重分析了变形过程中应力场及应变场的变化情况，得出了剪切力-行程曲线，摩擦力、剪刃间隙和剪切速度对最大剪切力影响的一般规律，为指导实际生产提供了理论依据。     

机器人力控制系统仿真分析

本文对由Movemaster-EX机器人和HUST-FS6腕力传感器组成的力控制系统进行了分析,讨论了接触物体和腕力传感器刚度、力反馈矩阵、库仑摩擦以及间隙非线性对整个力控制系统稳定性的影响;引入力的微分反馈有助于增强力控系统的稳定性,用单关节机器人模型进行了仿真研究.结果表明,接触物体综合刚度、力反馈矩阵、库仑摩擦和间隙非线性对力控系统影响很大;引入力微分反馈能改善系统性能.     

用于静摩擦力计算的接触界面势能模型

为从理论上直接计算光滑接触平面的静摩擦力和静摩擦系数，从微观上探讨了同种金属材料摩擦副静摩擦力产生的机制，利用金属晶体的强体积效应特征构造出简化计算静摩擦力的接触界面势能模型，根据通用粘附能量函数计算接触界面势能的变化，利用能量原理计算出静摩擦力和静摩擦系数，并建立静摩擦力与固体表面能、材料微观结构参数等的关系．利用已有的试验数据进行计算，其结果具有明显的规律性，并且与超高真空原子力显微镜观察到的铜试样的试验结果吻合较好，表明所提出的方法可行．由于表面能可以灵敏地反映摩擦接触界面的状况，采用所提出的方法有望提高计算精度．     

基于虚拟仪器Labwindows/CVI的拉压式微力测试系统设计

致灾农业昆虫捕集滑板仿生研制过程中需要测试昆虫附着系统在材料表面产生的附着力、摩擦力、剪切力等,为满足对毫牛尺度微力的测试需求,研制了拉压式微力测试系统。该系统硬件部分包括测力传感器、配合测力传感器实现微力测试功能的机械机构、传感器输出信号调理模块与能够完成A/D转换的数据采集卡,基于虚拟仪器Labwindows/CVI编写了系统的数据处理与界面显示程序。调试运行结果表明设计的拉压式微力测试系统能够准确采集昆虫附着系统产生的毫牛尺度微力,并能在显示界面实时、直观地显示,以及能够实现昆虫微力轨迹图和数据组的保存。拉压式微力测试系统的测试精度可达0.1mN,测试量程范围最大为3.0N,完全能够满足致灾农业昆虫捕集滑板仿生研制过程中对毫牛尺度微力的测试需求。     

夹克泡沫保温管道结构热效应分析

研究了夹克泡沫保温管道在保持钢管、泡沫层和夹克管同步变形时,钢管与泡沫、泡沫与夹克间接触面的剪切力,横截面上各部分轴力、应力以及轴向变形。结果表明,各接触面剪切力略大于管道所处环境与夹克间的摩擦阻力,在实际生产中应保证管道中各种材料间的接触面具有一定的抗剪切强度,工程中应尽量减小环境对管道的约束。且在进行强度和变形计算时,可忽略泡沫和夹克的影响。     

涡旋盘端面的摩擦研究

根据运动过程中的润滑状态,摩擦力一般产生于两个方面,一是黏性流体的剪应力,二是摩擦界面相互接触峰元的剪切作用.针对这两方面因素,基于对涡旋盘在运动过程中处于混合润滑状态的分析,考虑到动涡盘受倾覆力矩的作用,在运转过程中瞬间发生弹性变形,接触面上产生楔形角,建立了动静涡旋盘摩擦模型;运用平均雷诺方程和固体接触理论,推导了摩擦力和摩擦功耗的计算公式,并且应用有限差分法和数值积分法对实际的涡旋盘的摩擦力、摩擦功耗作了计算.     

三维网络SiC陶瓷/金属复合材料摩擦性能的研究

以三维网络SiC陶瓷/Fe-Cu合金复合材料作为静片、三维网络SiC陶瓷/40Cr复合材料作为动片,研究了法向载荷、摩擦时间和pv值对该材料体系摩擦因数的影响以及摩擦次数对静片磨损量的影响,并采用金相显微镜观察了复合材料的显微结构和磨损表面形貌,分析了材料的摩擦磨损性能和磨损机理.结果表明:该摩擦副的稳定摩擦因数在0.33~0.35之间,摩擦过程中材料的磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主,材料表面摩擦形成的氧化层硬度较高,是该材料耐磨性能优良的主要原因.     

Influence of scanning velocity on the tribology performance of hard disk

With the development of nanoscience, micro/nano tri-bology is becoming very important in many systems such as microelectromechanical systems and magnetic re-cording devices[1,2]. Atomic force microscope (AFM) and friction force microscope (FFM) have been proven to be powerful tools for studying micro/nanotribology[3―5]. At nanoscale, it is doubtful whether the friction force is independent of the sliding velocity or not, because re-ported experimental results are contradictory. Zhang [6] an…