轮轨粘着面积的数值研究

利用非Hertz滚动接触理论,应用数值方法CONTACT,分别计算了我国列车常用的两种车轮踏面(磨耗型和锥形)在列车静态接触情况下曲线半径、横移量和轮对摇头角对接触斑总面积和粘/滑区占接触斑总面积比重的影响.经过计算分析表明:在各种工况下,锥形踏面的接触斑总面积都大于相应磨耗型的,随着钢轨曲线半径的增大,接触斑面积无变化,粘着系数增大,接触斑中粘着区所占面积比重减小;当横移量增大到10 mm时,接触斑面积骤减,粘着占总面积比重亦骤减,进入全滑动区,出现爬轨;随着轮对摇头角的变化,接触斑面积几乎无变化,当轮对摇头角大于0.4°时,接触斑处于全滑动状态,粘着占总面积比重骤减.     

TBM的刀具改性与辅助破岩技术研究现状

硬岩掘进机(TBM)主要依赖滚刀-岩石界面的滚压作用进行隧道掘进作业,滚刀刀圈磨损严重、更换频繁,严重影响TBM掘进效率.本文介绍了TBM滚刀破岩原理与典型失效形式;从滚刀材料改性和结构优化角度归纳总结了TBM刀具改性的研究现状,指出单纯的滚刀改性优化对TBM掘进效率的提升作用有限;进而介绍了水射流、超声、激光和微波等外加物理场辅助破岩技术的研究进展;最后,从岩石力学性能化学弱化角度探讨了辅助破岩技术的新思路.     

钛合金表面非平衡磁控溅射制备TiN薄膜的冲击磨损性能

文中利用非平衡磁控溅射技术在Ti6Al4V合金表面沉积TiN薄膜.固定冲击频率、改变冲击载荷,在小载荷冲击磨损试验机上进行了系列周次的冲击磨损试验,用台阶仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析磨痕深度、形貌及相结构,并探讨了TiN薄膜的磨损机理.试验表明:TiN薄膜的冲击磨损机理主要为塑性变形和疲劳剥落,与基体材料作比较,TiN薄膜破坏的临界冲击周次比基体材料Ti6Al4V合金明显提高.     

干态及脂润滑条件下微动磨损白层的对比研究

对比研究了GCr15钢在干态、脂润滑条件下的微动磨损行为,分析了白层对摩擦因数和磨损的影响.结果表明:微动白层在干态下快速形成,而润滑条件下略微滞后且白层不易被破坏;在润滑脂及白层的共同作用下,摩擦因数和磨损得到明显的降低,表面切应力仍是白层形成的主要控制因素.     

TC4合金冲击磨损性能与机制的研究

固定冲击频率,在3组大小不同的冲击力下,在自制的小载荷冲击磨损实验机上对TC4合金进行了系列周次的冲击试验,研究了TC4合金的冲击磨损性能与磨损机制.结果表明:试样的整个冲击磨损过程可分为3个阶段,即无磨损阶段、微量磨损阶段和严重磨损阶段,增加冲击力将缩小前2个阶段的进程,加速材料的磨损;在各冲击力下磨痕轮廓及形貌的变化规律基本一致.TC4合金的磨损过程是接触表面硬化、启裂、疲劳剥落的过程,其磨损机制主要表现为塑性变形和疲劳剥落.     

载流摩擦磨损系统研究

基于摩擦学的三公理,对载流摩擦磨损的机制进行研究,建立了载流摩擦磨损的系统构成图、功能平面图、微观接触的电接触状态图和载流摩擦磨损电传导电路模型,分析了火花和电弧产生的原因,得到了载流磨损量与法向载荷之间的关系模型,较好地解释了电因素对摩擦磨损的作用,为载流摩擦磨损的研究建立了理论分析基础.     

有机相对人牙釉质力学性能影响的有限元分析

人牙釉质是最硬的人体组织,对咀嚼磨耗有较大的抵抗力,其由羟基磷灰石晶体和有机物相间排列而成,显微组织结构与纤维增强材料类似。采用有限元方法分别建立原始牙釉质和去除有机相牙釉质2种模型,研究牙釉质中的有机相对其力学性能的影响。研究结果表明,牙釉质具有各向异性的力学性能,随着偏离羟基磷灰石晶体C轴方向的角度增加,釉质的压缩弹性模量和压缩屈服应力降低,在45°方向达到最小值;牙釉质中的有机相会显著影响其力学性能,当有机相被去除后,牙釉质的压缩弹性模量、剪切弹性模量和剪切屈服应力均降低,压缩屈服应力无显著变化。研究结果有助于揭示牙釉质化学组成和微观结构对其力学性能的影响,为牙科修复材料的仿生设计提供理论依据。     

TiAlZr合金微动磨损性能研究

采用高精度液压式微动磨损试验机研究了TiA lZr合金在不同微动运行区域的微动磨损行为,建立了其运行工况微动图。试验结果表明:滑移区、混合区和部分滑移区的摩擦因数随循环次数变化呈现不同的规律,其中部分滑移区摩擦因数较低,磨损体积随着位移幅值的增大而增大;滑移区、混合区磨损体积随着法向载荷的增加而增大,而部分滑移区磨损体积随着法向载荷的增加而减小;滑移区磨屑堆积于中心区域,磨损以磨粒磨损和剥层机制为主;混合区磨损机制主要表现为粘着磨损与磨粒磨损并存;部分滑移区磨损轻微。     

铁路钢轨损伤机理研究

钢轨损伤一直是铁路运输中的一个关键问题，损伤类型主要是钢轨压溃、侧磨、波磨和剥离，占钢轨损伤量的80％以上。探讨了这几种钢轨的损伤形式，认为钢轨损伤加剧主要是因为轮轨之间表面摩擦力的增加所致；提高钢轨材质是预防钢轨损伤的最主要方法。     

TiAlN涂层往复滑动的摩擦学性能研究

为研究硬质合金表面沉积的TiA lN涂层的摩擦学行为,在不同介质(干态、乳化液、冷却油)条件和试验参数(法向载荷和位移幅值)下,进行了往复滑动摩擦磨损试验。在动力学分析基础上,结合光学显微镜(OM)、激光共焦扫描显微镜(LCSM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDS)等微观分析手段对摩擦学性能进行了研究。结果显示:在同样条件下,涂层在试验初期的摩擦因数较小;法向载荷增大,涂层的摩擦因数降低,而位移幅值对涂层摩擦因数的影响不明显;基体的磨损机制主要为磨粒磨损,而涂层剥落是剥层和氧化磨损共同作用的结果;在润滑条件下,涂层的摩擦学性能得到了很大的改善,使涂层寿命得到显著延长,其中冷却油的效果最明显。