TiN/WC-Co涂层刀具划痕损伤的三维有限元分析

对TiN/WC-Co涂层刀具的划痕试验的损伤过程进行仿真计算得到临界载荷并且与划痕试验结果进行比较来确定涂层与基体之间的界面结合强度。得出以下结论:对TiN这样的硬质涂层,其主要损伤破坏形式是:位于压头后方的涂层表面受到拉应力的作用先发生破坏,并逐渐扩展,导致涂层表面横向裂纹的产生,最终涂层断裂。而基体靠近界面处先发生破坏,并逐渐扩展,最终导致基体破坏;涂层的最大拉应力是导致涂层断裂破坏的主要因素,而界面剪应力是导致界面脱开和基体破坏的主要因素。在考虑涂层/基体界面破坏、涂层、基体的损伤情况下,可以有效进行划痕试验的数值模拟,并可获得涂层界面结合强度、损伤的发生发展、涂层失效方式等重要参数。     

牵引电机轴承绝缘涂层绝缘性能与力学性能试验分析

长期承受交变力与热冲击载荷作用的牵引电机轴承绝缘涂层会发生变色、氧化乃至龟裂,导致绝缘涂层的绝缘性能和结合强度等发生改变。以不同型号和涂层厚度的退役绝缘轴承为研究对象,进行温度、湿度交变循环下的轴承绝缘涂层性能试验、划痕试验和热-应力耦合仿真,结果表明：绝缘涂层厚度越大,轴承的整体绝缘性能越好;轴承边缘位置的涂层与基体结合的临界载荷值小于中心位置,边缘位置更容易发生失效,同一型号轴承随着绝缘涂层厚度增加,涂层与基体的临界载荷值减小,涂层与基体的结合强度下降;涂层边缘和中心处内外界面的等效应力差值均随涂层厚度的增加而增大,涂层厚度的增加不利于涂层与基体结合。     

网络互穿双金属复合材料冲击失效有限元分析

利用ABAQUS有限元仿真软件,对D406A/7050双金属复合材料的抗冲击性能和复合材料裂纹扩展情况进行模拟分析。结果表明:在受外加冲击载荷时,D406A增强体具有良好的支撑作用,减小了冲击载荷对基体的影响,复合材料的破坏首先发生在增强体与基体界面处以及增强体连接筋交接处;D406A增强体对于7050基体中的裂纹扩展有明显的抑制作用,减小了裂纹尖端的应力集中,有效提高了复合材料的韧性。     

基于声发射技术的热障涂层拉伸失效模式研究

热障涂层是一种典型的脆性、非均质、多层结构的材料。服役过程中受热-力载荷的作用,将会导致涂层过早的剥落失效,其主要的失效形式为陶瓷层开裂和界面剥落失效。热障涂层的失效主要是微裂纹萌生、扩展及连通导致。利用声发射技术结合微观形貌观察,研究了拉伸载荷下热障涂层的失效过程,并识别热障涂层裂纹损伤模式。根据不同载荷下的微观形貌观察,研究拉伸载荷下热障涂层的失效过程;利用声发射特征参数分析法(如声发射事件数、幅值),将热障涂层的失效过程分为几个不同阶段,并结合形貌观察,建立声发射特征参数与裂纹损伤失效信息之间的联系;利用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)识别热障涂层的损伤模式。结果表明:热障涂层拉伸失效过程为裂纹首先在陶瓷层表面萌生,随后向陶瓷层/粘结层的界面处扩展,到达界面后,裂纹将沿着界面生长与扩展,最终导致热障涂层分层剥落;将热障涂层的失效过程分为四个阶段;频谱分析结果表明基体频率成分大约在0.020MHz,表面裂纹的频率成分在0.20～0.25MHz,界面裂纹的频率成分在0.15～0.20MHz。     

TiN刀具涂层抗多次冲击性能研究

刀具涂层在机械加工领域中的重要性日益凸显,涂层力学性能的表征方法随之将更加受到重视。显微硬度法、划痕法和静态压入法等评价方法可模拟涂层在静态力下的失效行为,但难以评价刀具涂层在动态切削力下的物理力学性能,如刀具涂层的抗冲击性能。利用自行研制的压电陶瓷驱动冲击试验机,对化学气相沉积TiN刀具涂层进行多次冲击试验,研究刀具涂层的抗多次冲击性能和失效机理,分析TiN刀具涂层抑制裂纹萌生和裂纹扩展的能力。研究结果表明,压电陶瓷驱动冲击试验机在相同试验条件下失效行为的重现性好,多次冲击试验可有效评价刀具涂层的抗多次冲击性能。随冲击次数增加,刀具涂层失效机理由内聚力失效向结合力失效转变。涂层裂纹萌生可用涂层开始氧化磨损时的冲击次数评判,涂层失效比例可作为涂层抑制裂纹扩展能力的评价标准。研究结果有助于刀具涂层抗多次冲击性能的评价和刀具涂层冲击失效机理的揭示,为刀具涂层后处理喷砂强化、涂层材料优选等提供理论支撑。     

液压支架抗冲击立柱系统特性仿真分析

针对强冲击载荷作用下立柱卸荷系统响应慢导致缸筒胀缸等形式的失效破坏,设计了一种基于气体缓冲机理的抗冲击立柱.建立其数学模型,推导了立柱的等效刚度表达式,分析了初始充气压力和充气体积对立柱等效刚度的影响规律;利用仿真软件建立冲击试验模型,对其缓冲性能进行了分析,研究了各结构参数变化对冲击效果的影响.结果 表明,抗冲击立柱...     

涂层界面结合力的滑移线场的计算与分析

涂层-基体界面结合强度的好坏是评价涂层质量的关键指标,是保证涂层-基体满足力学、物理和化学等性能的基本前提.在所有测试方法中,划痕法是最成熟和应用最广的方法之一.通过李和谢费的滑移线场理论,建立了涂层-基体界面结合力的理论计算方法,计算出(0.01～0.09)mm厚电沉积镍涂层的界面结合力,其数值为(5.4～48.6)N/mm,并运用有限元软件对该涂层的划痕过程进行了仿真,两者结果比较发现该解析解和有限元数值解有较好的一致性,他们之间的界面结合力计算误差在5%以内.并且在有限元仿真过程中能够直观体现刮刀在行进过程中涂层-基体界面所发生的应力、应变情况.     

氮离子注入与氮化提高Ti6Al4V合金冲击磨损性能的研究

采用高频低压等离子体浸没离子注入(HLPⅢ)技术对Ti6Al4V合金实施氮离子注入与氮化处理,在新型小载荷冲击磨损试验机上进行了冲击磨损试验,并与基体试样作对比研究。结果表明:经氮离子注入与氮化处理后的试样,在同一冲击力、冲击周次下磨痕深度减小;在不同冲击力下,试样临界冲击周次增加;离子注入与氮化处理可有效降低冲击载荷作用时表面的黏着性能,提高Ti6Al4V合金抗冲击磨损的能力。     

激光熔覆涂层在多冲载荷下的力学行为分析

根据多次冲击载荷的特性,从应力波传播、多冲磨损、多冲硬化与软化和多冲塑性变形等方面对激光熔覆层试样进行了试验研究。结果表明：在多冲载荷作用下,应力波在涂层和基体的冶金接合面发生反射,形成拉伸波造成涂层的纵裂和角裂;由于应力集中,涂层表面发生微观点蚀和深层剥落;冲击载荷能量的积累,造成涂层试样硬度变化和塑性变形。     

玻璃纤维层合板低能量冲击试验研究

为研究玻璃纤维层合板抗冲击性能,利用落锤冲击实验机,以两种不同能量,对两种预制裂纹的玻璃纤维复合材料层合板进行低能量冲击;对实验中的冲击载荷、能量、位移和速度进行采集;对冲击损伤进行力学分析和对比;并对损伤形貌进行了SEM观察。结果显示:在相同能量冲击下,预制裂纹层合板冲击后的损伤程度与预制裂纹的大小和面积成线性关系;在不同能量冲击下,复合材料层合板具有不同的破坏结构,其主要损伤为基体开裂和层间分离。     

关于自由度的计算

关于自由度的计算,已经引起了世界上许多学者的注意。本文提出了“根据机械系统的闭合特点,割断机架分析末杆运动,在同一瞬间把末杆与机架焊接,重新形成原机械系统”的理论,来计算机械系统（包括机构、结构）的自由度。本文阐明了机械系统中的静不定次数和自由度数的内在联系;为判断机械系统能否实现有限位移提供了必要性判据,同时为判定机械系统是否能作为结构提供了充分性判据;揭示了静不定和自由度的物理意义;严格地说明了把机构分成六个族是错误的,机构分族的观点是毫无意义的。根据上述理论,我们导出了闭合数计算公式、自由度数计算公司以及静不定次数计算公式。用这些公式可以毫无例外地按机械系统（包括机构、结构）的构造,正确地计算出它的自由度数和静不定次数。     

RV减速器针摆传动啮合特性分析

在分析RV减速器的传动原理和结构特点的基础上,从系统角度出发,考虑RV减速器两级传动系统耦合变形、摆线轮轮辐结构以及轴承刚度,建立了RV减速器啮合特性分析模型。对RV减速器针摆传动啮合特性进行了仿真分析,具体讨论了摆线轮轮缘厚度、修形量以及载荷大小对啮合特性的影响规律。同时根据所建立的分析模型对RV减速器的扭转刚度进行了分析。最后通过对RV减速器进行了针齿壳齿根压应力实验测试以及扭转刚度实验测试,验证了仿真分析的正确性。     

球开蜗杆砂轮的磨齿原理及其球基螺旋面参数

提出用球开蜗杆砂轮连续分度展成磨削内齿轮的概念,阐述了其磨齿原理.建立了砂轮的球基渐开螺旋面议程和分度球面螺旋线方程,给出螺旋运动参数,螺旋线导程,螺旋升角的定义及计算式.     

CONSIDERATION OF THE FORM OF THE UNDEFORMED SECTION OF CUT IN THE CALCULATION OF MACHINING FORCES

For the calculation of machining forces in turning processes, the empirical equation of Victor and Kienzle has been established as a common model. However, the model has some constraints. The undeformed chip thickness has to be higher than 0.1 mm and the ratio of undeformed chip width and undeformed chip thickness has to be higher than four. This means that the equation cannot be used for several combinations of process parameters. This paper shows an approach to calculate the machining forces for any form of undeformed sections of cut based on the approach of Victor and Kienzle. In order to achieve this, the undeformed chip thickness and the undeformed chip width are defined in a new way. Furthermore, the direction of chip flow is considered to determine the feed and passive force components.     

球形滚刀的理论研究

对球面螺旋面进行深入的理论研究。给出了球面螺旋线导程、螺旋运动参数、球面螺旋升角的定义及新公式。建立了球形滚刀各螺旋面方程、刃口方程及侧后角计算等一整套新公式,可作为设计制造滚刀时的参考,总结出球形滚刀存在的有理论误差及减少误差的方法。最后给出了设计实例。     

车辆主要噪声源识别方法的研究

描述了车辆车外主要噪声源的两种常用识别方法即声强法和声压法,给出了小客车车外噪声源的声强法和声压法的对比识别结果。这两种方法对比识别结果表明：在声源愈单一的情况下,声强法与声压法识别结果的相差愈小;在声源愈复杂的情况下,声强法与声压法识别结果相差愈大。     

圆管凸缘整体成形技术的研究

对圆管凸缘一步及多步整体成形工艺进行了研究,采用有限元数值模拟方法分析了圆管坯料尺寸、摩擦等因素对成形过程中金属流动的影响及缺陷产生的原因。给出了2种内径、3种壁厚情况下,成形凸缘宽度－极限摩擦因数关系曲线,提出了圆管镦锻凸缘成形极限图的概念。并依据数值模拟结果进行了圆管镦锻凸缘一步整体成形试验,试验结果显示所成形的圆管凸缘符合数值模拟预测的结果,说明所提出的成形极限概念对圆管凸缘整体成形技术有指导意义。     

轮轨滚动接触疲劳现象分析

论述轮轨滚动接触疲劳破坏的几种典型现象，定性地分析它们的起因和发展过程。介绍我国部分铁路现场轮轨接触表面的疲劳破坏调查情况，给出由非赫兹滚动接触理论分析计算的我国铁路轮轨接触表面作用力分布情况。计算结果表明我国铁路轮轨接触表面疲劳现象如此严重的主要原因之一是轮轨型面不配匹和轨底坡设置不合理。并论述该领域今后的进一步研究方向。     

五足步行机器人步态研究

将五足步行机规则步态分为奇异和非奇异两大类型,对步态各类数、负荷因子取值范围、稳定行走条件以及稳定裕度求算进行了分析,所得结论对于指导五足机的机构和实用步态设计有重要理论意义。     

技术创新的源泉--知识的条件性

人类文明和科技进步源于创新。创新的内涵源于知识的拓新,而知识拓新又源于知识本身的特征──条件性。自觉地还是自发地运用知识的条件性,具有很大的效果差异。自觉地认识知识的条件性并转化为方法,可加快和顺利地开拓创造性思维,把难题化解,并进行物化,以获得新成果。