单基发射药孤石爆破特性实验研究

为研究单基发射药孤石爆破特性,利用直径和高度均为50 cm的水泥砂浆试块模拟孤石,开展了0.05～0.25 kg/m³单耗的单基发射药和乳化炸药孤石爆破实验,统计并分析了单基发射药和乳化炸药爆破试块的块度分布、破碎能及能量利用率随单耗的变化规律。结果表明：乳化炸药爆破孤石的最大块度随单耗的增加,但能量利用率变化不大。结合高速摄影观察对比单基发射药和乳化炸药爆破孤石的表面裂纹分布与扩展结果,发现单基发射药破岩模式与乳化炸药存在显著差异,其破岩模式是通过在炮孔内快速燃烧产生的高压气体使试块发生轴向和环向的拉伸破坏,而当试块完全开裂后剩余的发射药不再提供破岩能量。     

固化压力对一种纸基摩擦材料摩擦性能的影响

基于本实验室制备的一种炭纤维增强纸基摩擦材料, 研究了固化压力对材料孔隙率, 动摩擦系数, 静动摩擦系数之比, 摩擦力矩曲线的影响。研究结果表明: 孔隙率随固化压力增加而下降; 动摩擦系数随制动压力的增加均呈下降趋势; 静动摩擦系数比值随制动压力的增加分布趋势较为复杂: 较低的固化压力条件下, 静动摩擦系数之比略有上升, 而较高的固化压力条件下静动摩擦系数之比则略有下降趋势; 摩擦力矩曲线随固化压力升高有轻微翘曲出现。综合考虑固化压力对动摩擦系数、 静动摩擦系数比值以及摩擦力矩曲线的影响, 在这种纸基摩擦材料成分不变的条件下, 其对应较为合适的固化压力约为3.4MPa。      

碳纤维织物增强树脂基摩擦材料摩擦学性能研究

采用2.5D浅交弯联碳纤维整体织物作为预制体,以酚醛树脂为基体,通过热压成型工艺制备了碳纤维整体织物结构增强树脂基复合材料。通过MST-3001摩擦磨损试验机分别考核了干式与湿式条件下复合材料的摩擦磨损性能;采用扫描电子显微镜(SEM)、3D激光扫描形貌仪观测了材料的表面形貌。结果表明,干式摩擦条件下,动摩擦系数波动范围0.12~0.26,随着转速的增加摩擦系数先降低后升高,随着载荷的增加摩擦系数变化不明显。湿式摩擦条件下,动摩擦系数波动范围0.08~0.13,随着转速和载荷的增加,摩擦系数降低。在连续摩擦状态,干式工况条件下动摩擦系数波动较大,湿式工况条件下动摩擦系数非常平稳。干式摩擦状态时,材料的主要磨损形式为磨粒磨损,而湿式摩擦时主要发生磨粒磨损和疲劳磨损。     

NC体系发射药烤燃点火的响应特性

选用制式的硝化棉(NC)体系发射药进行了烤燃试验,研究了NC体系发射药的配方组成对烤燃作用下的自点火温度和燃烧性能的影响。结果表明,NC体系发射药的配方组分对烤燃响应的自点火温度和燃烧性能影响明显,随着烤燃温度上升,NC体系发射药烤燃响应时经历了热分解—点火燃烧—冲破约束强度造成剧烈响应的过程。单基药中NC的自热反应和硝胺发射药中RDX的气相燃爆反应使得发射药迅速完成热分解到燃烧反应的转变,压力增长速度较快;单基药的自点火温度约为157.5 ℃,增加较低温度开始分解的NG和增塑剂TEGDN提前了发射药的自点火温度;发射药烤燃点火后,压力增长速率与发射药配方组成和弧厚有明显关系,与烤燃响应类型和冲击压力规律相符;增加弧厚对发射药烤燃作用下的热分解无影响,降低了点火后压力的上升速率,有利于降低发射药烤燃响应剧烈程度。     

低分子量聚丙烯酸钾的合成及其应用

采用水溶液聚合法制备了低分子量聚丙烯酸钾（PAAK），并作为新型消焰剂加入单基发射药中。通过火焰原子吸收光谱法测试了PAAK中钾的含量；用乌氏黏度计测定了特性黏度；采用DSC法研究不同pH值的PAAK与硝化棉（NC）的相容性；利用充氮氧弹法对添加PAAK、硝酸钾KNO₃、硫酸钾K₂SO₄的单基发射药的燃烧残渣进行了对比研究。结果表明，合成的PAAK中，钾的质量分数为15.21%，相对分子量在3 000左右，有利于和NC均匀混合，且在中性或微碱性（pH＝7.0~7.5）的情况与NC相容性良好。与传统的KNO₃、K₂SO₄消焰剂相比，PAAK能够和NC均匀混合，制备均质透明的单基发射药；PAAK发射药的燃烧残渣最少，占发射药质量的0.18%。     

一种纸基摩擦材料的摩擦特性

制备了一种纸基摩擦材料。通过改装QM1000-Ⅱ型摩擦材料性能试验机的盘车装置, 增添静摩擦力矩曲线数据采集和处理程序, 研究了载荷与纸基摩擦材料摩擦力矩特征的关系和对静、动摩擦系数的影响, 得到了静摩擦力矩曲线图。试验结果表明: 测量静摩擦力矩的持续时间与载荷无关, 静、动摩擦力矩随着加载载荷增加而增大, 静摩擦系数随载荷增加而增大, 动摩擦系数随载荷增加而减小, 自动盘车测得的静摩擦系数准确性和可信度高, 试验结果对设计摩擦材料的使用参数和优化摩擦材料的配方工艺有指导意义。      

水环境下两种不锈钢静、动摩擦系数的试验研究

目前,有关摩擦系数特别是静摩擦系数的研究是比较薄弱的领域。研发出线接触方式下的静摩擦系数测试装置,研究了F6NM马氏体不锈钢与SA-336 Type304H不锈钢摩擦副在不同温度、应力、粗糙度水环境下的静摩擦系数和动摩擦系数。研究发现:随着温度的升高,静、动摩擦系数均增大;静摩擦系数随着应力的增大而增大,而动摩擦系数随着应力的增大有所波动。粗糙度对静、动摩擦系数的影响与压力与静、动摩擦系数的影响相同。     

石墨粒度对纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用湿法工艺制备了4种不同石墨粒度的纸基摩擦材料, 利用惯量摩擦试验机研究了石墨粒度对摩擦力矩曲线和动、静摩擦系数及磨损率的影响; 并对不同压力和转速条件下动摩擦系数的变化趋势进行了研究. 利用扫描电子显微镜观察了磨损后纸基摩擦材料的表面形貌. 研究结果表明: 随着石墨粒度的减小, 制动时间增加, 摩擦力矩曲线中间部分趋于平直; 动、静摩擦系数减小, 磨损率降低. 同时, 动摩擦系数随着制动压力和转速的增加而减小. 循环制动过程中, 石墨粒度较小的试样制动稳定性较好. 随着石墨粒度的减小, 摩擦表面形成了润滑性能良好的固体润滑膜, 有利于提高材料的耐磨性能.     

含5/7单基药灌注炸药的制备及性能研究?

针对5/7单基药,采用了R1、R2和R33种不同的填充材料制备抗水型灌注炸药。利用改进的工艺解决了5/7单基药小孔隙的填充问题;该炸药的水下测试结果显示,含R1、R2和R3的灌注炸药TNT当量为0.97、1.11和1.34,能量呈明显递增关系,结果与灌注液和发射药颗粒能量匹配相对应;对R2和R3灌注炸药以及5/7单基药颗粒的爆炸过程进行高速摄影,发现它们在相同时间段火球明显不同,R3灌注炸药火球亮度、大小及持续时间明显超过R2体系,这与水下爆炸结果相一致,而未灌注的5/7单基药颗粒在冲击作用下还存在燃烧现象。这些结果为配方设计提供了依据。     

纤维增强聚酰亚胺复合材料的摩擦学行为

本文研究了碳纤维、玻璃纤维及石英纤维增强的PI复合材料在于摩擦和水环境下的摩擦磨损行为。研究表明,碳纤维增强PI复合材料在两种摩擦条件下的摩擦系数和磨损率都随碳纤维含量的增加而不断降低。而玻璃纤维和石英纤维增强PI复合材料的摩擦系数和磨损率则随纤维含量的增加而增大。材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导,相同纤维种类和含量增强PI复合材料在水环境下的磨损率均较干摩擦下的低,这主要归因于摩擦副表面吸附或存留的水分的边界润滑作用。     

Cu-Cr粉体致密化颗粒变形及粒子流动三维数值模拟

基于MSC.Marc有限元软件对Cu-Cr粉体颗粒的单、双向致密化过程进行了细观数值模拟分析。研究了不同压制方式及摩檫系数对Cu-Cr粉体颗粒致密度及形貌变化的影响。结果表明:随着摩擦系数的增大,单向压制Cu-Cr粉体颗粒的致密化程度越高,摩擦系数为0.5时,单向压制的Cu-Cr粉体颗粒最高致密度为96.4040%;随着摩擦系数的减小,双向压制Cu-Cr粉体颗粒的致密化程度越高,在无摩擦理想条件下,双向压制Cu-Cr粉体颗粒致密度最高为89.1630%。在相同条件（摩擦系数、压制力）下,单向比双向压制Cu-Cr粉体颗粒有较高的流动性和致密度,Cu颗粒的应变量差值为1.3385,但双向致密化Cu-Cr粉体颗粒比单向压制的粒度均匀性好。模拟结果与实验结果相符合,验证了模型的准确性。      

Ni-Al基自润滑复合材料的制备及其摩擦学性能

本文采用粉末冶金的方法制备了Ni-Al基自润滑复合材料并研究了烧结温度对复合材料的机械及摩擦性能的影响,同时讨论了复合材料在不同试验条件下的摩擦磨损性能。结果表明,烧结温度越高,复合材料的致密性和显微硬度越高,摩擦性能也越稳定。在摩擦磨损试验过程中,试验载荷和频率对复合材料的摩擦性能也有一定影响,在其它参数不变的情况下,载荷越大,自润滑材料的摩擦系数越小;频率越大,材料的摩擦系数越大。加入5wt.%鳞片状石墨后,Ni-Al复合材料的硬度明显降低,摩擦系数在室温和600℃有不同程度的降低。     

The role of contact friction in the dynamic breakage behavior of granular materials

Based on the discrete element method, a multi-scale model is employed to investigate the role of contact friction in the dynamic compression responses of brittle granular materials. Four numerical granular samples with different particle friction coefficients ranging from 0.0 to 2.0 are tested and the particle breakage extent is quantified with the Einav breakage index. It is observed that the relationship of the breakage extent with the axial stress is apparently non-monotonic concerning the particle friction coefficient. At the same stress level, the breakage extent exhibits a minimum when the particle friction coefficient is around 0.1 but increases significantly with the particle friction coefficient to both sides. The micro physical origin of this non-monotonic behavior is a distinct transition in dominant particle-breakage modes from tension to shear. Moreover, energy analyses also show non-monotonic evolution of the frictional and damping dissipation with the particle friction coefficient. The joint effect of these two dissipation terms contributes to the non-monotonic behavior of particle breakage. In addition, the accuracy and competence of two frequently-used micro quantities, fraction of sliding contacts and average coordination number, are discussed.

     

环保烟标印刷品摩擦因数的测定及影响因素分析

目的分析在生产过程中烟标印刷品的动静摩擦因数影响因素,以提高生产效率。方法分别在不同工艺条件和不同纸质基材下,随机抽取同批次不同生产车号的烟标印刷品,采用MXD-01摩擦因数仪进行主体印刷面动静摩擦因数的测定。结果相同基材下,表面上水性光油的烟标试样静摩擦因数范围为0.375～0.405,动摩擦因数范围为0.230～0.245,表面上UV光油的烟标试样,静摩擦因数范围为0.350～0.375,动摩擦因数范围为0.185～0.220;相同工艺条件下,充分干燥的时间为2 h,烟标试样的静摩擦因数稳定在0.380～0.400,动摩擦因数稳定在0.215～0.230;相同检测条件下,白卡纸静摩擦因数范围为0.615～0.630,动摩擦因数范围为0.470～0.505,银卡纸静摩擦因数范围为0.560～0.595,动摩擦因数范围为0.430～0.465。结论综合分析,干燥时间、光油干燥机理和纸张特性等因素均对烟标印刷品的摩擦因数产生影响。     

湿度对烟包条盒纸动摩擦因数和油墨耐磨度的影响

目的研究湿度对烟包条盒纸动摩擦因数和油墨耐磨度的影响。方法实验测试4种烟包条盒纸试样动摩擦因数和油墨耐磨度。结果随着湿度的增加,4种条盒纸的动摩擦因数均增大,相对湿度为70%时的动摩擦因数比相对湿度为50%的动摩擦因数高34.6%。条盒纸试样的油墨耐磨度受摩擦面的影响十分明显,湿度对摩擦纸上条盒纸的油墨耐磨度影响也十分明显。转移纸油墨耐磨度数据稳定,油墨耐磨性好,对摩擦材料和湿度不敏感。结论研究结果对条盒纸的贮存和上机适应性具有指导价值。     

Stress intensity factors evaluation for through-transverse crack in slab track system under vehicle dynamic load

The stress intensity factors (SIFs) for through-transverse crack in the China Railway Track System (CRTS II) slab track system under vehicle dynamic load are evaluated in this paper. A coupled dynamic model of a half-vehicle and the slab track is presented in which the half-vehicle is treated as a 18-degree-of-freedom multi-body system. The slab track is modeled as two continuous Bernoulli–Euler beams supported by a series of elastic rectangle plates on a viscoelastic foundation. The model is applied to calculate the vertical and lateral dynamic wheel–rail forces. A three-dimensional finite element model of the slab track system is then established in which the through-transverse crack at the bottom of concrete base is created by using extended finite element method (XFEM). The wheel–rail forces obtained by the vehicle-track dynamics calculation are utilized as the inputs to finite element model, and then the values of dynamic SIFs at the crack-tip are extracted from the XFEM solution by domain based interaction integral approach. The influences of subgrade modulus, crack length, crack angle, friction coefficient between cracked surfaces, and friction coefficient between faces of concrete base and subgrade on dynamic SIFs are investigated in detail. The analysis indicates that the subgrade modulus, crack length and crack angle have great effects on dynamic SIFs at the crack-tip, while both of the friction coefficients have negligible influences on variations of dynamic SIFs. Also the statistical characteristics of varying SIFs due to random wheel–rail forces are studied and results reveal that the distributions of dynamic SIFs follow an approximately Gaussian distribution with different mean values and standard deviations. The numerical results obtained are very useful in the maintenance of the slab track system.     

少片钢板弹簧片间动摩擦系数计算方法研究

为研究钢板弹簧的片间动摩擦特性,提出一种少片钢板弹簧片间动摩擦系数计算方法。首先根据少片钢板弹簧的变形运动学特性,推导出少片钢板弹簧动摩擦系数与静摩擦系数的关系;然后分别基于力学法和能量法建立少片钢板弹簧静摩擦系数计算模型,根据摩擦功相等原理,得出板簧静摩擦系数计算方法;最后根据钢板弹簧动、静摩擦系数的关系,推导出少片钢板弹簧片间动摩擦系数计算方法。计算结果表明:摩擦系数的计算值和实际工况值基本吻合。以某企业实际板簧为例,对上述计算模型进行了实验验证。     

石墨对Ni-Cr和Ni-Cr-W复合材料摩擦性能的影响

采用粉末冶金方法制备了Ni-Cr基自润滑复合材料,研究了Ni20Cr-石墨与Ni20Cr-10W-石墨复合材料中石墨含量和添加W后对材料力学性能和摩擦性能的影响.结果表明:随着石墨体积分数的增加,Ni20Cr-石墨复合材料的显微硬度和致密度不断降低;将石墨添加到Ni20Cr-10W复合材料中,材料摩擦系数明显降低,在每个试验温度下,复合材料的摩擦系数都随石墨含量的增加出现先增加后降低的变化规律;在Ni20Cr-石墨复合材料中添加体积分数10%的W后,复合材料显微硬度有所增加;当石墨体积分数为10%时,材料的摩擦系数在各个试验温度下均有所增加,当石墨体积分数为5%和15%时,复合材料的摩擦系数在整个温度范围内均有所降低;在整个温度范围内,Ni20Cr-10W-15石墨复合材料的摩擦系数最低.     

On the processing properties and friction behaviours during compaction of powder mixtures

ABSTRACT

Iron-based powder mixtures were prepared by dry and wet mixing method. The friction properties during compaction were tested by measuring the internal and external friction coefficient. The test results showed that the wet mixing process could realise the homogeneity of lubricant and improve the processing properties of the powder mixtures. With 0.6 wt-% lubricants, wet mixing powder mixtures have a flow rate of 29.6 s/50?g, an apparent density of 3.18?g?cm^–3, a repose angle of 35.5°, and the friction coefficient during the compaction is 0.223. An equation to calculate the total (both internal and external) friction forces during the compaction process is proposed, and then the factors influencing the friction coefficient during compaction were quantitatively analysed.