双粗糙面滑动摩擦热力耦合有限元分析

建立了双粗糙分形表面滑动摩擦的热力耦合模型,综合考虑了随温度变化的材料性能、材料的弹塑性变形及摩擦副的磨损失效等因素,以摩擦材料的性能参数及设定的材料损伤参数为实例对双粗糙分形表面滑动摩擦全过程的温度场、应力场及磨损进行了数值模拟,分析得到了滑动摩擦过程中摩擦界面最高接触温度、接触应力的分布、磨损率及其变化规律,实现了对双粗糙面摩擦磨损情况的模拟及预测。     

溅射沉积MoS_2/Sb_2O_3复合润滑膜的摩擦磨损过程与失效分析

采用UMT-2型球-盘摩擦磨损试验机研究溅射沉积MoS2/Sb2O3复合固体润滑膜的滑动摩擦磨损寿命,采用显微镜分析球-盘摩擦副在不同磨损阶段的磨损形貌与磨损状况,并对磨痕位置S、Mo元素进行XPS分析。结果表明:在摩擦磨损寿命试验过程中,摩擦副的接触方式最开始的点接触逐步过渡到面接触;MoS2固体润滑膜对滑动摩擦副的延寿作用是基底材料表面的有效厚度润滑膜及MoS2对摩擦偶件(钢球)的转移;机械磨损的剪切剥离效应是润滑失效的主要原因,MoS2的氧化在一定程度上加剧了润滑失效的进程。     

轮轨滑动摩擦生热分析

利用ANSYS有限元软件建立轮轨滑动摩擦热-结构耦合简化模型,针对特定载荷、摩擦因数和相对滑动速度工况进行了轮轨的温度场和应力场研究.结果表明:轮轨处在滑动摩擦状态时,需考虑材料参数随温度变化的影响;热影响区分布于轮轨表面很薄层,并在此薄层产生很高的热应力;随着轴重力、摩擦因数和相对滑动速度的增大,轮轨的热效应越明显.轮轨滑动过程的热效应问题研究将有助于揭示接触过程中的表面磨损机理.     

PCrNiMo材料摩擦磨损特性研究

采用自制的销盘式干滑动摩擦磨损试验机，研究了不同硬度炮钢材料PCrNiMo自配副时的摩擦磨损特性。研究结果表明：材料的磨损率随着速度、载荷的增加而增大，摩擦因数随着速度、载荷的增加而减小；低速低载条件下，接触表面以磨粒磨损为主，而在高速、高载条件下，接触表面以粘着磨损形式为主。     

双粗糙接触模型的表面温度在滑动摩擦过程中变化分析

建立三维双粗糙体分形表面的热力耦合接触模型,在固定滑动速度工况下综合考虑了钛合金材料的磨损失效、界面粘着及接触过程中的热力耦合,动态探讨了粗糙体在滑动过程中接触表面的温度变化情况。运用有限元方法对滑动过程的温度场进行模拟仿真并得出:滑动摩擦初始时刻摩擦表面接触温度急剧上升,随着滑动距离的增加,最高接触温度处于波动状态;界面剪切强度越大,最高温度越高。通过研究接触表面的温度场分布情况,以探索滑动过程钛合金材料摩擦磨损的真正起因。将结果与相关文献实验进行比较,得出了模拟仿真的合理性。     

电连接器微动磨损的超声识别与性能退化模型

针对振动环境下电连接器易产生微动磨损而接触性能降低这一问题，采用超声检测方法监测微动磨损过程中电连接器接触件间磨屑的特征值，研究了不同振动条件下接触件的磨损程度及接触性能的退化规律。结果表明，振动频率、振动加速度和振动次数对接触面磨屑的堆积和接触电阻的波动都有正向累积效应；电连接器轴向振动时，磨屑累积效应最为明显。接触电阻和磨屑特征值总量在高振频及加速度下呈现极高的相关性。以磨屑特征值构建的麻雀搜索算法优化BP神经网络性能退化模型的平均绝对误差小于5%。     

金属摩擦副干滑动摩擦噪声机理研究

以销-盘磨损试验机配合振动加速度传感器和精密声级计为试验设备,研究了TiNi合金／GCr15轴承钢摩擦副干滑动摩擦噪声的特点和产生机理。结果表明：由于磨损造成摩擦表面形貌恶化,使摩擦力值增大,且波动剧烈,急剧变化的摩擦力对摩擦系统不断输入能量,引起系统产生自激振动,向环境中辐射噪声。TiNi合金的耐磨性能优于淬火45^#钢,所以在相同的试验条件下,TiNi合金／GCr15钢配副的滑动摩擦噪声比淬火45^#钢／GCr15钢配副的低,尤其在载荷较大时,TiNi合金可以降低摩擦噪声3～5dB。     

基于振动法的刀具磨损状态监测研究

数控机床加工过程中,刀具是直接与金属材料接触并参与切削过程的工作部件。在金属切削加工过程中刀具不可避免地产生磨损现象,提高刀具使用寿命,降低因为刀具磨损而产生的损失,对刀具的工作状态实施监测意义十分重大。基于振动测试法的刀具磨损状态监测主要以采集到的振动信号作为依据,对振动信号作时域、频域和时频分析来提取有效的特征量,结合工件被加工表面的粗糙度情况以及刀刃的磨损状况,判断出在加工过程中刀具的实时磨损规律,实现刀具磨损程度的有效控制。     

粗糙表面基于G-W接触的三维瞬态热结构耦合

工程表面是粗糙的,其对磨损有较大影响.为了研究磨损过程的热动力学,文中基于G-W (Greenwood-Williamson)接触模型,将两个粗糙表面简化为一规则形状微凸体与一理想平面,分析在移动热源作用下接触面的边界条件,着重考虑摩擦滑动过程中两物体的弹性变形以及摩擦接触温度与接触区域应力的耦合问题,利用热-结构顺序耦合建立三维瞬态有限元计算模型.从而揭示粗糙表面滑动摩擦副的温度和热应力分布规律,为进一步研究热-机械失效问题及磨损机理奠定理论基础.     

滑动摩擦振动噪声的非线性显式动力学分析

利用有限元软件ABAQUS/Explicit(显式动态求解器)对球-平面接触条件下的滑动摩擦振动噪声进行了数值模拟分析。对比试验结果,探讨了摩擦噪声的发生机制,并分析了摩擦噪声发生时接触界面的运动特性。结果表明,摩擦噪声主要是由摩擦系统的自激振动引起的,法向振动与切向振动的耦合是系统产生自激振动和摩擦噪声的一个重要因素。当摩擦系统发生自激振动时,从面节点与主面的接触并不是连续不变的,两者在相对运动的过程中具有黏着-滑动-分离-黏着的特性。     

球轴承滑动摩擦系数的研究

在简述球轴承摩擦的基础上，对钢球与沟道接触的滑动摩擦进行了研究，推导出了其滑动摩擦系数的计算公式，指出了阿蒙顿-库仑(Amontons-Coulomb)摩擦定理的缺陷，否定人们通常认为给定材料的两接触物体滑动摩擦系数是一常量的观点，证明了钢球-沟道接触的滑动摩擦系数是一个变量，为科学地确定球轴承现代设计中钢球与沟道接触的滑动摩擦系数，使人们对普遍物理意义上的滑动摩擦更深入地进行认识，提供了科学的依据。     

接触角与接触载荷对缠绕提升钢丝绳摩擦特性的影响

为了掌握多绳多层缠绕提升钢丝绳层与层之间微动摩擦磨损机制,设计矿井提升机钢丝绳综合摩擦试验台,在其缠绕提升机钢丝绳摩擦试验装置上开展滑动摩擦试验,以6×19+FC热镀锌钢丝绳为研究对象,探究不同接触载荷、接触角度下钢丝绳滑动摩擦磨损规律及钢丝绳摩擦接触处温升变化规律。研究结果表明:钢丝绳滑动摩擦因数随时间经历了快速增长阶段、缓慢递增阶段和平稳波动阶段;摩擦因数随着载荷增加先减小后增大,在250 N时最低为0.59,但摩擦因数随载荷变化范围不大,维持在0.68左右;摩擦因数随接触角度的增大先迅速增大后呈缓慢增长趋势,最终稳定为0.58,其中接触角度为45°时摩擦因数最小,仅为0.15;钢丝绳滑动摩擦温升集中在接触区域内,接触点温升随着接触角度的增加而增加,最高温升为8.5℃,随载荷的增加呈先减小后增大最后减小的波浪形变化趋势,最高温升为10.4℃。     

滑板倾斜对碳滑板/纯铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响

使用环-块式高速摩擦磨损试验机,试验研究在交流电场中滑板倾斜对电弧放电以及碳滑板/纯铜接触线高速滑动摩擦磨损性能的影响。结果表明,电流为100 A时,碳滑板材料的磨损量随着接触压力和滑板倾斜角度的增大而逐渐减小,试验盘每转平均放电能量也随着接触压力和滑板倾斜角度的增大而逐渐减小,碳滑板磨损率随着电弧能量的增大而增大;当滑板有倾斜角时,在弓网电滑动摩擦过程中会出现受电弓与接触线分离的状态,且滑板倾角越大,分离的时间就越长,这种现象影响列车受流质量和运行平稳性。因此实际弓网系统中要避免滑板倾斜角过大,滑板倾角应小于2°。     

缠绕提升钢丝绳微动摩擦试验研究

为了掌握多绳多层缠绕提升钢丝绳层与层之间微动摩擦磨损机制,设计矿井提升机钢丝绳综合摩擦试验台,在其缠绕提升机钢丝绳摩擦试验装置上开展滑动摩擦试验,以6×19+FC热镀锌钢丝绳为研究对象,探究不同接触载荷、接触角度下钢丝绳滑动摩擦磨损规律及钢丝绳摩擦接触处温升变化规律。研究结果表明：钢丝绳滑动摩擦因数随时间经历了快速增长阶段、缓慢递增阶段和平稳波动阶段;摩擦因数随着载荷增加先减小后增大,在250 N时最低为0.59,但摩擦因数随载荷变化范围不大,维持在0.68左右;摩擦因数随接触角度的增大先迅速增大后呈缓慢增长趋势,最终稳定为0.58,其中接触角度为45°时摩擦因数最小,仅为0.15;钢丝绳滑动摩擦温升集中在接触区域内,接触点温升随着接触角度的增加而增加,最高温升为8.5 ℃,随载荷的增加呈先减小后增大最后减小的波浪形变化趋势,最高温升为10.4 ℃。     

磨粒磨损中微观接触过程的有限元分析

分析了磨粒压入被磨损材料表面、磨粒在材料表面滑动和卸载脱离接触的过程,研究了这三个接触阶段材料表层的应力应变、接触压力和接触摩擦切应力特征。结果表明,微观接触过程不仅存在材料的非线性作用和摩擦接触的状态非线性作用,而且存在着由于材料表面变形引起的几何非线性作用,被磨损材料表层的应力应变和接触压力的分布和大小与材料表面变形过程有关。     

摩擦磨损润滑学基础知识(二)

三、磨损磨损是伴随摩擦而产生的必然结果,它是相互接触的物体在相对运动时,表层材料不断发生损耗的过程,因此,磨损不仅是材料消耗的主要原因,也是影响机器设备使用     

弹塑性摩擦接触热力耦合问题的分析

针对固体材料之间摩擦滑移过程中的热力耦合问题,建立了一个温度-应力实时耦合的弹塑性接触模型,在此基础上,采用有限元方法分析了滑移速度对接触温度、摩擦应力和摩擦因数的影响。比较讨论了接触副预滑移阶段的静摩擦行为和完全滑动阶段的摩擦热-应力耦合现象。研究发现,滑移速度对静摩擦没有显著影响,但对滑动摩擦有直接影响。滑动速度越大,接触温度上升越高,于是材料承载能力的下降越显著,进而接触副的摩擦阻力下降也越多,因此滑动摩擦因数也减小得越多。     

高速铣刀差异化振动磨损形成机制及其控制方法

高速铣削过程中,受刀齿结构和误差的影响,铣刀多个刀齿的振动特性和与工件的动态接触关系有明显不同,由此导致的铣刀多齿振动磨损程度差异性明显,铣刀整体使用寿命下降已成为高速铣削加工亟待解决的问题。本文进行了高效铣削加工实验,提取铣刀振动时域/频域特征参数以及刀齿磨损宽度,采用改进的灰色关联法对铣刀振动特性与铣刀磨损的关联性进行分析。构建铣刀振动条件下刀齿—工件接触关系模型,揭示铣刀多齿切削振动差异化磨损特性及其形成条件,提出铣刀振动磨损的控制方法。结果表明,采用所提出的控制方法能够正确识别铣刀多齿振动磨损的影响因素,并对铣刀多个刀齿的差异化磨损实现有效控制。     

无润滑条件下聚苯硫醚/碳纤维复合材料的摩擦与磨损

本文研究了碳纤维聚苯硫醚复合材料在无润滑和与钢滑动摩擦条件下,摩擦力,磨损率,表面接触温度,接触电阻等随负荷及纤维含量的关系。结果表明,摩擦力、接触温度,磨损率均随负荷增大而增大。随着纤维含量的增加,摩擦力与接触温度有一个最小值,而磨损率则先呈现一个最小值而后出现一个最大值。随着纤维含量的增加,主要的磨损机理可能从粘附磨损过渡到疲劳磨损。对磨面的形貌与化学状况对摩擦与磨损有明显的影响。     

行波型超声波电动机摩擦材料的寿命预测模型

针对转子摩擦材料与定子的动态接触过程,提出摩擦材料的磨损是由定子上的波峰一次次包络而产生。借助行波型超声波电动机定子和转子的粘弹性接触模型,推导出法向压力分布和定子与转子相对滑动速度函数,代入Archard经典磨损计算公式,建立了行波型超声波电动机摩擦材料的磨损寿命预测模型。在建模中,利用了行波中位移和时间参数之间的特定关系,分析定子和转子的接触区间大小,并考虑摩擦材料厚度变化。基于所建立的模型,模拟迭代出一种行波型超声波电动机的摩擦材料磨损寿命预测曲线。结果表明,磨损寿命预测曲线与试验结果相一致,证实了预测模型的合理性。