风机转子系统参数化设计临界转速计算软件的开发

设计了风机转子系统参数化有限元建模,并在通用商业化有限元分析软件ALGOR基础上,开发了模块化编程.对转子的优化设计有着重要的指导意义.     

超高分子量聚乙烯的自由基电子自旋共振波谱特征及微观机理研究

在常温、真空条件下,采用100 kGy辐照剂量对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行γ辐照处理。辐照后,UHMWPE分别置于空气中老化和在80℃空气炉中加速老化21 d。采用电子自旋共振波谱和红外光谱分别研究了UHMWPE的自由基和分子结构的变化。结果表明,UHMWPE初始自由基主要为烯丙基自由基,其波峰为5个,峰的间隔为13.7 Gs,波谱分裂因子(g)为2.002。在空气中老化时,自由基衰减成一个非常弱的峰,线宽为10 Gs,其原因是UHMWPE自由基与氧气发生氧化反应,生成过氧化自由基。在空气中,UHMWPE自由基相对浓度随着时间的推移,不断降低。加速老化后,UHMWPE中不能被检测到自由基信号,但在红外光谱的1 715 cm~(-1)处却出现了一个峰,表明自由基发生氧化反应生成的最终产物为含酮的化合物。     

关于油润滑钢/钢滑动摩擦副P-V图的研究

本文在球-盘式摩擦磨损试验机上,采用阶梯加载方式,测定了润滑条件下钢/钢滑动摩擦副的P-V图,并考察了润滑油在各转化区中所起的作用。证明在P-V图中润滑状态的转化都是在一定区域内进行的,即P-V图是由五个区域,而不是由三个区域组成。本文还采用俄歇和光电子能谱系统地分析了不同润滑状态钢表面膜的成分和价态,讨论了氧化膜各层结构在摩擦磨损过程中所起的作用,并提出了氧化膜在P-V图状态转化中的作用模型。     

改性碳纤维的制备及其增强PTFE复合涂层摩擦学性能

以磷酸二氢铝(AP)为粘结剂,采用喷涂-热固法制备的聚四氟乙烯(PTFE)复合涂层硬度不高,抗磨性能差, 填充碳纤维(CF)能显著改善涂层的综合性能。 为提高 CF 与涂层界面强度,通过双-[γ-(三乙氧基硅基)丙基]四硫化物(Si69)偶联剂对 CF 表面进行改性处理,制得改性碳纤维(MCF)。 利用 FTIR、EDS 和 SEM 对改性前后 CF 的组成、元素及形貌进行表征。 利用摩擦磨损试验机和扫描电子显微镜对填充不同 MCF 含量的 PTFE 复合涂层的摩擦学性能进行研究。 结果表明:Si69 偶联剂成功接枝到 CF 表面,使得 CF 表面粗糙化,增强了碳纤维与复合涂层界面结合强度; MCF 能显著改善涂层摩擦学性能,且随着 MCF 的含量增加,涂层的硬度和耐磨性能明显提高;涂层的摩擦因数随着 MCF 含量的增加有所增大,在涂层中填充质量分数为 4% 的 MCF 时,涂层综合摩擦学性能最好,其硬度达到 12. 5 HV, 摩擦因数为 0. 091,磨损率仅为 2. 24×10^-4 mm³ / (N·m),且涂层表面均匀致密。     

碳纳米管增强胶黏陶瓷涂层的制备及性能表征

利用溶胶凝胶法制备了胶黏陶瓷涂层,为了提高涂层的综合性能,在涂层中添加了少量的羟基化碳纳米管.对涂层的形貌、显微硬度、摩擦磨损特性进行了分析,结果表明:添加碳纳米管的涂层光滑平整且碳纳米管在涂层中分散均匀;添加0.3wt％碳纳米管的涂层,显微硬度达到最大值750 HV,碳纳米管再次增加时,显微硬度开始下降;植入0.5wt％碳纳米管的涂层,摩擦系数和磨损量分别为0.35和0.573×10-3 mm3/Nm,涂层的摩擦磨损特性最佳.     

糙米重组米的回生特性

采用差示扫描量热仪和质构仪研究了糙米重组米的Avrami方程及硬度,探讨了糙米重组米的回生特性。结果表明：糙米重组米的Avrami参数n值均小于1,以一次成核的方式结晶;糙米重组米淀粉中的直链淀粉含量对Avrami参数n有非常显著的影响,对支链淀粉的最大回生度没有显著的影响;参数n和结晶速率k之间成极显著负相关;最大回生度与结晶速率k成显著负相关;硬度可以有效地反映出糙米重组米的回生程度。     

干摩擦和水润滑条件下单晶硅的摩擦磨损性能研究

在UMT-2微摩擦试验机上,对单晶硅片进行了干摩擦和水润滑两种状态下的摩擦磨损试验,分析讨论了载荷和滑动速度对单晶硅片的摩擦因数和磨损率的影响规律;运用扫描电子显微镜,观察和分析了其磨损表面形貌。结果表明:干摩擦条件下的磨损机理主要表现为黏着磨损,水润滑条件下的磨损机理主要表现为机械控制化学作用下的原子/分子去除过程;水润滑条件下的摩擦因数和磨损量均较小,最小磨损率仅为10μm3/s;在水润滑条件下,载荷和滑动速度达到一定值时,硅片表面将发生摩擦化学反应,生成具有润滑作用的Si(OH)4膜,即机械作用在一定条件下对化学反应具有促进作用。     

基于重力势能转化的下肢外骨骼设计与动力学研究

基于人体重力势能转化的弹性助力原理,设计了一款下肢外骨骼,其类型为被动式,可为髋关节提供助力。依据拉格朗日方程建立了下肢外骨骼数学模型,研究了该模型在释能阶段的髋关节转矩。利用Adams软件建立了下肢外骨骼动力学仿真模型,通过数理统计的方法对比了数学模型和动力学仿真模型髋关节转矩的计算结果,得出两者高度相关。利用Adams软件仿真分别得出了人体在穿戴下肢外骨骼和不穿戴下肢外骨骼情况下释能阶段的髋关节转矩曲线,以髋关节做功值为依据对两组髋关节转矩曲线做了对比分析。结果表明,穿戴下肢外骨骼时,释能阶段髋关节做功值减少了19.29%。最后,以储能弹簧刚度与预拉力为设计变量对下肢外骨骼髋关节转矩进行优化,得出最适储能弹簧刚度下穿戴下肢外骨骼时髋关节做功值比不穿戴下肢外骨骼时减少了26.00%。     

环保型水基切削液中润滑添加剂的润滑性能研究

利用盘球式摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,比较了金属切削液中分别加入不同含量的油酸三乙醇胺、硼酸脂、硫脲对自制合成切削液润滑性能的影响,认为三者有良好的协同润滑作用。通过与润滑油的润滑性能比较发现自制切削液具有更好的极压润滑性能。该切削液不仅润滑防锈性能优良,而且不含亚硝酸钠等有毒物质,具有良好的环保性能。     

超精密抛光材料的非连续去除机理

通过对表面原子／分子氧化去除动态平衡模型的分析，应用概率统计方法推导了单个磨粒的多分子层薄膜的非连续去除模型，该模型考虑了化学机械抛光（CMP）中化学作用与机械作用的协调性，同时考虑了芯片新鲜表面的直接去除和多层氧化薄膜的去除。在特定条件下，应用图形分析法找到了化学作用与机械作用协调的半经验公式。研究结果表明：材料去除率与去除层数呈指数关系；一直增加化学作用并不能增大材料去除率；机械化学协调作用时，去除率始终保持极值去除。模型预测结果和试验结果相吻合。