废弃XLPE增强HDPE的力学和摩擦性能研究*

采用机械粉碎法制备出废弃交联聚乙烯(XLPE)原料,并用转矩流变仪混炼出XLPE增强的XLPE/HDPE复合材料,再用微型注塑机将复合材料加工成型。使用电子万能试验机、摆锤冲击试验机与摩擦磨损试验机测试复合材料的拉伸性能、缺口冲击强度与摩擦磨损性能,并通过扫描电镜(SEM)观察表面形貌并分析摩擦磨损机制。结果表明:随着XLPE填充量的增加,复合材料的拉伸性能呈现轻微下降的趋势,缺口冲击强度先增加后减小,比磨损率呈现先增加后减少再增加的趋势,而摩擦因数变化不大;当复合材料的XLPE质量分数为6%时,缺口冲击强度比HDPE材料提高了25.6%,比磨损率下降了10%。可见添加少量废弃的XLPE,可以提高复合材料的缺口冲击性能,且对复合材料的摩擦性能影响不大。XLPE/HDPE复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损,若废弃XLPE添加量过多时,表现为疲劳磨损。     

一种基于概率-证据理论的滑动轴承可靠性优化设计*

针对传统的滑动轴承优化设计中,忽略了不确定因素对滑动轴承的影响,提出一种新的滑动轴承可靠性优化设计方法。在该优化中,由于部分参数存在认知不确定性,利用概率论和证据理论表示不确定参数的分布。将概率论、证据理论和一次二阶矩法相结合,构建基于概率-证据理论的滑动轴承可靠性优化设计模型,并采用遗传算法对滑动轴承进行优化设计。算例结果表明,采用新方法优化后滑动轴承的承载能力明显提高了60%,摩擦因数减小10%,发热量降低6.9%。虽然可靠性优化设计方法相对于确定性优化设计方法降低了轴承的部分最优设计参数,但是滑动轴承的润滑可靠性显著提高,能够降低润滑失效带来的轴承故障,具有较高的工程实用性。     

表面织构水润滑聚合物轴承承载性能有限元分析

应用ADINA有限元方法,对无织构和有织构水润滑聚合物轴承的承载性能进行流固耦合有限元仿真分析,探讨不同内衬材料轴承在不同转速下的水膜压力分布及承载力变化状况,以及材料弹性模量、转速、水膜压力对凹坑表面织构变形的影响规律。仿真结果表明:内衬材料弹性模量对凹坑变形及水膜压力有重要影响,在相同条件下,弹性模量越大,水膜压力及承载力也越大,因此内衬材料应选弹性模量较大的聚合物材料;在相同条件下,有织构轴承的水膜压力和承载力均高于无织构轴承;轴承发散区的织构布置初始角对轴承承载力分布状况有一定影响,随初始角的增大轴承承载力呈现先升高后降低的变化趋势。     

潜水器大型舱段三角密封性能有限元分析

以某潜水器大型舱段连接处使用的三角密封结构为研究对象,建立O形圈与三角形沟槽接触的非线性有限元分析模型,仿真分析三角密封结构的橡胶材料硬度、O形圈内径、沟槽倒角尺寸、沟槽圆角尺寸对密封性能的影响规律。结果表明：橡胶材料硬度、沟槽倒角尺寸对密封性能影响较大,O形圈内径与沟槽圆角尺寸对密封性能影响较小;随着橡胶材料硬度的增加,O形圈密封能力增强,但在相同液体压力条件下,橡胶材料硬度越大O形圈应力越高,增大了O形圈被破坏的可能性,因此,在保证密封性能的前提下,要尽可能选取硬度小的O形圈;随着沟槽倒角尺寸的增加,O形圈的密封性能不断下降,同时应力水平也逐渐降低,因此,设计沟槽倒角尺寸时,在保证密封性能的前提下,要尽可能选取大的倒角尺寸。     

海洋环境下典型金属材料腐蚀与磨损研究进展

海洋环境下金属材料的腐蚀与磨损及其复杂的交互作用是影响海洋装备可靠性和工作效率的关键因素。在概述海洋环境下金属材料腐蚀和磨损的现象及问题的基础上,分析海洋环境下典型金属腐蚀与磨损的交互作用研究进展及发展趋势,并对不锈钢、钛合金与铝合金等主要海洋环境用金属材料在不同介质下的腐蚀与磨损问题进行探讨,重点阐述海洋环境下金属腐蚀与磨损中相互促进的正交互作用和相互抑制的负交互作用机制以及它们之间的相互影响、过渡和转换等方面的研究进展。在腐蚀与磨损正、负交互作用转变的过程中,从微观角度讲,奥氏体和马氏体相的多次转变是主要影响因素;而从宏观角度看,材料的摩擦因数、载荷、运动形式等动摩擦因素和Cl-浓度、pH值、频率及外加电位等电化学因素是两类主要影响因素。对比分析多种腐蚀与磨损交互作用的计算模型,阐述利用表面技术改善金属材料防腐耐磨性能的研究进展,提出金属材料腐蚀与磨损的负交互作用机制、微生物对腐蚀与磨损交互作用的影响机制、微动磨损与腐蚀的交互作用研究以及腐蚀与磨损交互作用量的准确量化是未来的研究重点。     

不同吞咽等级下钡餐配比及其润滑性能研究

为了明确造影检查中患者的造影剂浓度及其增稠浓度,须深入研究不同吞咽等级下造影剂的润滑性能,提高患者的吞咽舒适度。基于现有的吞咽压力、速度及吞咽障碍食品标准,以医用钡餐与食品增稠剂为原料,开展不同浓度钡餐及不同增稠剂浓度钡餐溶液的黏稠度测试并在MFT-5000磨损试验机上进行润滑性能研究,探究钡餐浓度及增稠剂浓度对其吞咽润滑的影响。结果表明:不同浓度钡餐溶液及不同增稠剂浓度的600 g/L钡餐溶液的黏稠度随各浓度的增加而增大;不同吞咽等级下,添加增稠剂600 g/L钡餐溶液平均摩擦因数比不添加增稠剂钡餐溶液低约15%~35%。依据不同吞咽等级的患者,选择不同增稠剂浓度的600 g/L钡餐溶液,降低硫酸钡摄入量,提高病患在检查时吞咽的舒适度,为造影检查提供较好的技术支持。     

微生物对切削液稳定性的影响*

将现场采集的切削废液扩培至不含抑菌剂的切削液中,通过对切削液中微生物多样性分析及微生物对切削液的降解作用研究,探讨微生物对切削液稳定性的影响,发现具有假单胞菌属、水生丛毛菌属、红平红球菌等优势菌种会严重降解切削液中的有机物质,使pH值和总有机碳含量下降,无机碳升高;微生物使切削液劣化严重,影响其稳定性,浊度在前两周增大,平均液滴粒径分布增大了7倍,最大粒径尺寸增大了20倍,液滴之间发生了聚合现象,出现了游离态油相物质。通过DLVO理论与乳液液滴流体动力模型分析,得出微生物的失稳影响机制为:微生物对有效成分的降解改变了切削液的介电常数,赋予乳液液滴大于聚合势垒的活化能,从而形成乳液之间的聚合,降低了切削液的稳定性。     

人工髋关节球形凹坑微织构表面摩擦学性能研究*

为改善人工髋关节表面的摩擦学性能,在人工髋关节表面设计球形凹坑微织构;建立人工髋关节微织构表面的流体动压润滑模型,利用CFD软件ANSYS Fluent对微织构表面流体动压进行数值分析,得到摩擦副表面相对滑动时产生的油膜平均承载力以及摩擦因数,并分析表面微织构参数对摩擦学性能的影响。结果表明:在给定的织构参数范围内,平均承载力随深径比的增加呈现出先降低后升高再降低的趋势,随面积密度的增加呈先升高再降低的趋势;摩擦因数随深径比和面积密度增加的变化趋势与平均承载力相反;织构的最优参数分别为深径比0.06,面积密度25%。因此,在人工髋关节表面设置合适参数的球形凹坑微织构可以提高油膜平均承载力和降低摩擦因数,从而起到减小关节的摩擦磨损提高人工关节使用寿命的作用。     

锥形间隙对袋型阻尼密封气流力影响机制研究

为探讨锥形间隙对袋型阻尼密封气流力的影响,建立锥形间隙袋型阻尼密封数值求解模型,研究进出口压比、偏心率、转速及锥形度对袋型阻尼密封气流力的影响;设计密封气流力实验台,分析在不同进出口压比及偏心率下锥形间隙袋型阻尼密封气流力的大小;通过密封压力分布规律揭示锥形间隙对袋型阻尼密封气流力的影响机制。研究结果表明:随着进出口压比,偏心率的增大,密封周向楔形间隙内流体动压效应增强,收敛间隙袋型阻尼密封与等间隙袋型阻尼密封的径向气流力增大,发散间隙袋型阻尼密封径向气流力绝对值增大。当转速为0时,密封切向气流力为0,随着转速的提高,密封的切向气流力逐渐增大,密封间隙内气流的周向流动是形成切向气流力的主要原因。收敛间隙袋型阻尼密封沿气流流动方向,密封径向间隙不断减小,气体的聚集使得密封腔中压力升高,径向压差增大,从而产生较大的径向气流力。     

高维模型表达技术在N-1有功响应静态安全域中的应用

高维模型表达(HDMR)技术在描述系统输出量与多输入量之间关系方面具有独特性能,而电网潮流状态量与网络多个节点注入量间正好符合相关属性。基于此,将HDMR技术应用于N-1有功响应静态安全域问题:通过典型样本辨识关键支路潮流与电源和负荷功率间的HDMR关系,并在其他支路发生断线时,结合灵敏度和补偿法对已辨识HDMR关系进行修正,以避免针对新的拓扑耗费大量时间进行模型重建;针对直流潮流应用于静态安全域分析精度不高的问题,用支路潮流HDMR关系替代常规潮流方程,以提高分析效率和精度。在已知部分发电机有功功率变化范围的情况下,提出一种计算其他关注节点子集功率变化安全域的方法,可重点监视其功率变化后系统是否仍处于安全状态。算例表明,HDMR模型可以拟合潮流关系,并能够应用于静态安全域问题。