不同含碳量Fe-C合金表面纳米化行为的分析

采用超音速微粒工艺对不同含碳量的Fe-C合金进行表面纳米化处理。试验结果表明：纯铁和碳钢均可以实现表面纳米化，而灰口铸铁却得不到纳米化的表层结构，原因是其组织结构和塑变能力不同；超音速微粒轰击工艺获得的变形层厚度与含碳量相关，大致与合金屈服强度的1／2次方成反比；纯铁和低碳钢经过超音速微粒轰击可以获得最佳的表面纳米化效果。     

ZL104铝合金和ZL111铝合金在不同温度下的力学性能及其干摩擦磨损性能

采用光学显微镜、热导仪、电子拉力试验机、往复球块式摩擦磨损试验机,分析ZL104铝合金和ZL111铝合金的组织结构、热导性能、力学性能及其干摩擦磨损性能。研究结果表明:ZL111铝合金的力学性能、特别是高温力学性能明显优于ZL104铝合金。ZL104铝合金和ZL111铝合金热扩散率均随温度的升高而下降。ZL111铝合金在低频率时的磨损量小于ZL104铝合金。ZL111铝合金在频率大于4 Hz时磨损量增加,而ZL104铝合金在频率大于8 Hz时磨损量才会增加。     

干摩擦条件下氧化锌对丁腈橡胶摩擦磨损行为的影响

运用环-块摩擦磨损试验机研究了不同类型氧化锌对丁腈橡胶干摩擦磨损性能的影响。将不同类型氧化锌加入丁腈橡胶,对试样进行常规制备,磨损后橡胶表面分子结构利用红外光谱仪进行分析。结果表明,与添加普通氧化锌、纳米氧化锌和改性普通氧化锌的胶料相比,添加改性纳米氧化锌胶料表现出了优异的耐摩擦磨损性能。其磨损量为0.021g,仅为添加普通氧化锌胶料磨损量的1/4;摩擦系数为0.4,是添加4种氧化锌胶料中最低的;且胶料仅发生了磨粒磨损,未出现其他更为严重的磨损形式。文章对于添加不同类型氧化锌胶料摩擦磨损性能出现差异的原因进行了分析。分析结果表明,摩擦生热导致的硫化返原是造成胶料磨损程度不同的根本原因。即摩擦生热引起多硫键断裂及主链改性,造成胶料交联密度的下降,降低了胶料的耐摩擦磨损性能。     

砂粒形状对丁腈橡胶在含砂原油中磨损的影响及其力学行为

研究了丁腈橡胶在含砂原油介质中的摩擦磨损行为,分析了在磨损过程中不同形状砂粒的力学行为,并观测和分析了橡胶磨痕表面的形貌和元素的含量。结果表明:在原油介质中加入砂粒,使丁腈橡胶的摩擦系数和磨损量有所增大。在试验载荷范围内圆形砂粒的运动方式以滚动为主,对橡胶表面产生研磨式磨粒磨损。而尖形砂粒在95N后其运动方式由滚动变为滑动,橡胶的磨损机理转变为凿削式磨粒磨损。砂粒平动加速度和转动加速度的研究结果,证实了不同形状砂粒在载荷作用下的运动方式及其对磨损机理的影响。     

干摩擦下含不同角度预制裂纹丁腈橡胶的裂纹扩展

干摩擦下橡胶裂纹的扩展方向与初始预制裂纹角度息息相关。目前人们对于橡胶裂纹扩展研究主要集中在橡胶材料配方对裂纹扩展的影响以及在拉压或剪切作用下裂纹的扩展规律等方面,很少有人研究干摩擦下初始预制裂纹角度对裂纹扩展的影响。文中通过往复式摩擦试验和ANSYS有限元分析,观察不同预制裂纹角度橡胶试样的裂纹扩展过程,并计算裂纹尖端撕裂能大小。结果表明,裂纹扩展过程中扩展路径基本上可分为初始扩展阶段、水平扩展阶段和最后断裂阶段;随着裂纹角度的增加,裂纹扩展三个阶段所需的时间都有所延长;裂纹尖端的撕裂能随初始预制裂纹角度的增加而逐渐增大,有限元分析结果很好地证实了试验结果。     

硫化温度对丁腈橡胶性能的影响及其磨损行为研究

研究低温硫化 (100~150 ℃)对丁腈橡胶物理性能及摩擦磨损行为的影响,运用扫描电镜对丁腈橡胶磨损表面形貌进行分析,探讨不同硫化温度丁腈橡胶的磨损机制。结果表明：随着硫化温度的升高,硫化胶的物理性能（交联密度、拉伸强度、硬度）呈现先升高后下降的趋势,在硫化温度为120 ℃时,胶料具有较好的综合性能;随着硫化温度的升高,硫化胶的磨损量先减小后增大,在硫化温度为120 ℃时胶料的磨损量最低,摩擦因数也最低且最稳定;120 ℃硫化胶的磨损机制主要为磨料磨损,而其他温度硫化胶为更严重的黏着磨损,因此,120 ℃硫化胶具有优异的抵御黏着磨损的能力。     

磨损间隙调整式环块摩擦试验机的研制

为了优选橡胶材料和掌握其摩擦磨损机制,以提高橡胶衬套材料的耐磨性和液体介质输送设备的使用寿命,研制一台磨损间隙调整式环块摩擦试验机。该试验机可通过加载机构可实现对橡胶试块的垂直加载或橡胶试块与摩擦环之间的间隙调整,并可实现干摩擦和含固体颗粒黏稠液体介质润滑下金属摩擦环与橡胶之间的摩擦磨损试验。利用该试验机对丁腈橡胶在不同磨损间隙下的摩擦磨损性能进行测试。试验结果表明,该试验机在过盈配合及不同磨损间隙下均具有较高的试验精度。     

基于MS功能的超高压2K型斯特封有限元分析

利用ABAQUS软件的Map Solution（MS）功能对2K型斯特封进行有限元仿真分析,该功能通过重启动分析和网格重构技术,解决了由网格畸变引起计算中断的问题,得到超高压工况下的收敛解。根据流体压力14、28、35、42、56 MPa下斯特封内、外行程的应力应变云图和密封面接触压力分布曲线,研究流体压力对密封件主应力、主应变和接触压力分布的影响规律;同时对比未使用MS功能的高压工况（35 MPa）下仿真结果,验证了MS功能分析网格大变形问题的可靠性。结果表明：在超高压工况下,斯特封的最大主应力集中分布于空气侧PTFE阶梯形环与活塞沟槽、缸筒的接触区域,最大主应变出现在PTFE阶梯形密封环的卸荷角处;随着油液压力的增加,接触压力分布曲线趋势发生明显变化,空气侧的接触压力梯度减小;在相同流体压力下,外行程时密封面接触宽度大于内行程的接触宽度。     

基于流固热多场耦合的高速旋转唇形密封性能研究

针对一种橡胶材料高速旋转唇形密封,结合其自身结构及应用工况,通过方程离散化计算等方法,建立定量分析密封系统密封性能的数值仿真模型。基于所建立的模型对密封实际服役状态下界面流体力学、宏观固体力学、表面粗糙峰微观接触力学、唇口摩擦生热等多物理过程之间的耦合关系进行分析,借助实验验证并完善数值仿真模型的准确性。通过所建立的数值仿真分析模型研究油封唇口接触压力分布、唇口温度、摩擦力矩及泄漏率等衡量密封性能的关键参数随转速的变化规律。结果表明：在高转速条件下考虑摩擦生热时油封径向力减小,接触宽度增加,摩擦力矩减小,说明摩擦热对油封密封性能产生较大影响。