纳观纹理表面摩擦过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了半球形刚性压头在单晶铜基体上的纳观黏着滑动接触过程。设计了不同纹理表面,研究了表面纹理方向和纹理密度对滑动摩擦力的影响。模拟结果表明:表面纹理密度小于50%时,0°和90°方向纹理表面的滑动摩擦力振幅较小,且45°方向纹理表面最易发生滑移塑性变形;纹理密度相差较大时,对于0°和90°方向纹理表面,滑动摩擦力随纹理密度的增大而增大;在较小的纹理密度下,0°和90°方向纹理表面的减摩效果优于光滑表面的减摩效果;纳观纹理表面的引入对滑动摩擦力的大小产生影响,但没有改变滑动摩擦力的波动周期。     

纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能

基于稳态滑动摩擦系统模型,采用球-盘摩擦副定量分析研究法向载荷、滑动速度、初始表面纹理和摩擦副材料对稳态摩擦因数的影响,得到稳态摩擦因数在不同工况下的变化规律。结果表明：滑动摩擦的稳态摩擦因数与磨损率正相关,周向纹理表面的稳态摩擦因数最大,无纹理表面的稳态摩擦因数次之,径向纹理表面的稳态摩擦因数最小;无论何种初始表面形貌,随着转速的增加,稳态摩擦因数先减小后增大,随着法向载荷的增大,稳态摩擦因数呈增长趋势;较深较宽的表面纹理具有更大的稳态摩擦因数和更大的瞬时波动;稳态摩擦因数也与摩擦副材料的选取有关。     

网状表面织构对水润滑轴承摩擦磨损性能的影响

为研究网状表面织构对水润滑轴承摩擦性能的影响,利用ANSYS对布置有不同密度和深度的轴承模型进行流固耦合仿真,研究不同网纹条件下水膜的承载能力;使用3D打印技术制备不同深度与密度的网状纹理的试样,使用CBZ-1摩擦磨损试验机进行摩擦试验并实时采集摩擦因数,利用表面轮廓仪对试样磨损表面的形貌进行观测.仿真结果表明:在忽略...     

基于灰色共生矩阵的齿轮磨损特征与性能的关系

为了研究齿轮工作表面摩擦磨损性能的影响机制,探讨了齿面的纹理特征与摩擦之间的关系。优化了灰度共生矩阵的构建参数,更有利于准确提取不同粗糙齿面的纹理特征。采用不同类型预测模型建立了齿面摩擦系数与纹理特征之间的数学模型,分析齿面纹理特征参数对摩擦系数的影响规律。研究表明:摩擦系数随着对比度的增大而增大,随相关性与逆差距的增大而减小;表面磨损程度影响了纹理特征的变化;齿面磨损会引发对比度的增大以及造成相关性与逆差距的减小。     

激光加工多孔端面机械密封的摩擦性能分析

分析了工况参数和结构参数对激光加工多孔端面机械密封摩擦性能的影响。建立了激光加工多孔端面机械密封的计算模型和边界条件,采用有限差分法求解液膜控制方程,获得在不同操作工况和表面微孔结构参数下的密封开启力。理论推导得到了激光加工多孔端面机械密封的摩擦扭矩表达式,并对其进行了分析。结果表明,密封端面间的摩擦扭矩随着密封环转速的增加而增大;微孔深度和微孔密度有最佳参数,使密封端面间的摩擦扭矩最小,且与试验结果吻合。     

常用钢磨削纹理方向与其表面摩擦因数的关系

采用平面磨削加工方法在20钢、45钢、40Cr钢表面加工出不同方向纹理(0°,30°,45°),研究了磨削加工纹理方向与其表面粗糙度和摩擦因数的关系.结果表明:相同磨削加工条件下,不同表面纹理方向的材料表面粗糙度由大到小依次为0°,30°,45°;当摩擦方向与表面纹理成一定角度时的摩擦因数要比其与表面纹理垂直时的要小;40Cr钢摩擦因数受表面纹理方向的影响要比45钢、20钢的要小.     

20CrMnTi钢齿轮磨削表面的摩擦磨损试验研究

为了研究不同粗糙度表面、载荷与摩擦频率对20CrMnTi钢齿轮磨削表面的摩擦磨损性能影响规律和机理,分别在干接触状态与润滑接触状态下开展了往复滑动摩擦磨损试验。研究结果表明:摩擦系数随着接触表面粗糙度和载荷的增大而增大,但随着摩擦频率的增大而减小;磨损深度随着表面粗糙度、载荷和摩擦频率的增大而增大。因此,在干接触与润滑接触两种状态下,不同粗糙度表面、载荷与摩擦频率对摩擦学特性的影响机制均存在显著的差异。     

化工机械设备轴承合金表面微造型对摩擦磨损性能的影响

为了研究表面微凹坑造型对化工机械设备中轴承合金润滑摩擦性能的影响,利用UMT-2型多功能摩擦磨损试验机,对不同工艺参数表面微凹坑轴承合金进行油润滑条件下摩擦磨损试验。研究了微凹坑面积密度、深度对摩擦因数的影响规律,同时探讨了工况条件对摩擦性能的影响。试验结果表明:微凹坑面积密度和微凹坑深度对摩擦性能的影响均存在最优值,微凹坑面积密度为10%,深度为25μm时,表面微凹坑造型减摩效果最佳;微凹坑面积密度、深度不变时,表面微凹坑造型试样摩擦因数随加载载荷增大而增加,说明高载荷工况下利用微凹坑造型改善耐磨性能效果不明显。磨痕形貌分析表明,低载荷工况下,合金表面微凹坑造型抗磨损效果明显。     

基于纹理谱分析的工件表面质量识别研究

在分析切削参数对工件表面纹理影响的基础上,提出了运用纹理谱对工件表面纹理图像进行描述,采用改进的纹理谱方法来进行工件表面纹理完整性的识别,并分析了不同切削参数对工件表面纹理质量识别的影响.实验结果表明,切削用量对工件表面纹理完整性的影响较大,即切削速度的影响最大,进给速度次之,切削深度的影响最小,且切削用量越大,纹理完整性就在更短的时间内发生显著变化.     

润滑接触摩擦力的往复式实验研究

在往复式试验机上研究实际加工表面球-盘式接触混合润滑摩擦特性,比较采用不同黏度润滑油光滑接触摩擦力的大小。针对表面粗糙度幅值和纹理对摩擦行为的影响进行研究,结果表明,混合润滑时较高黏度润滑油的摩擦力较小;表面粗糙度幅值在混合润滑时对摩擦力影响较大,且随速度增加而增强,边界润滑时影响很小。与纵向纹理相比,横向纹理表面的摩擦力较小且稳定,低速时这种差别更加明显。     

平行滑块表面矩形-半球型复合织构润滑性能研究*

研究仿生硅藻的多级孔结构——矩形与半球型结合的复合型织构对平行滑块润滑性能的影响。通过建立矩形-半球型的复合型织构单个单元模型,采用双向流固耦合的方法,分析两滑动表面在不同面积率和织构深度条件下的摩擦润滑性能。结果表明:织构表面摩擦因数随着面积率的增大而减小,承载力随着面积率的增大先增大后减小,在考虑摩擦性能与承载力的条件下,矩形-半球型复合型织构的面积率应控制在25%～36%之间;在确定合适的面积率的条件下,还应考虑不同的织构深度所产生的旋涡的影响。     

表面微凹坑和纹理方向对界面摩擦的耦合影响

选取三种不同纹理的铝合金试样,并在试样上加工不同面积占有率的规则圆形微凹坑,利用自制的摩擦试验装置,在油润滑条件下以不同接触压力进行摩擦试验,试验过程中滑动方向与表面纹理方向的夹角分别为0°、45°、90°。利用非接触式三维轮廓仪测量试验前后试样的三维表面形貌,并选取Sa、Str、Vvv、Vvc等表面表征参数来分析滑动接触界面表面形貌的变化。结果表明：表面纹理方向的差异导致铝合金表面在滑动接触摩擦过程中表现出各向异性,而在其表面加工不同面积占有率的微凹坑,减弱了铝合金表面纹理方向性对界面摩擦的影响,反映出表面微凹坑和纹理对界面摩擦的耦合作用。同时界面摩擦对试件的表面形貌也有明显的影响,Str、Vvv、Vvc在试验后发生了规律性的变化。     

模态选择方法及其在复杂结构振动分析中的应用

采用Nd：YAG连续激光器对隔离片表面进行加工,利用多功能摩擦试验机测试了不同激光纹理加工后的隔离片与纸基摩擦片间的摩擦因数随滑动速度的变化关系,比较了激光纹理深度、直径以及分布等参数的影响,找出了摩擦特性较好的激光加工纹理。     

切向车铣加工表面分形特征的研究

通过对切向车铣加工工件表面相关参数的测量与计算,得到了不同进给量与不同转速比时工件表面的分形维数。结果表明:分形特征能够较准确的表达工件表面纹理的信息;随着进给量的增加,工件表面分形维数减小,工件表面纹理结构越稀疏;随着转速比增加,工件表面维数增大,工件表面工件表面纹理结构越密集,表面纹理高度越低。     

一种考虑粗糙结合面切向黏滑摩擦模型

提出一种描述粗糙结合面的跨尺度黏滑摩擦行为的参数化力学模型。将名义平面的接触问题视作服从随机分布规律的微凸体的接触问题。基于Mindlin弹性接触理论并采用KD(Kragelsky-Demkin)表面粗糙度描述形式,应用概率统计方法导出粗糙表面切向相对位移与作用力、结合面能量耗散之间的关系。将该模型计算结果与光滑表面接触模型结果进行对比,研究模型参数变化对结合面黏滑摩擦行为的影响。结果表明,提出的考虑粗糙表面接触的结合面黏滑摩擦模型能够描述结合界面的跨尺度黏滑摩擦行为;粗糙度参数对切向刚度和振荡激励的能量耗散有很大的影响。     

表面织构形貌参数影响润滑性能的三维CFD分析

为研究在流体润滑条件下,表面微织构形貌参数对润滑性能的影响,建立考虑空化效应的单织构三维计算模型。用CFD方法模拟织构在不同深度、面积密度和表面形状条件下,油膜承载力、摩擦因数和压力分布的变化情况。结果表明:随着织构深度(面积密度)的增加,油膜的承载力先增大后减小,摩擦因数先减小后增大,即织构存在最优的深度和面积密度使得流体动压润滑性能最优;随着上壁面滑移速度的增大,织构的最优深度有减小的趋势,而最优面积密度趋于稳定;设计具有汇流作用的织构表面形状可以提高油膜的承载力,且速度越大,改善润滑的效果越明显。     

点磨削纹理特征及对零件摩擦学性能的影响

由于存在点磨削变量角度,点磨削纹理特征不同于常规外圆磨削。采用简化方法对点磨削表面纹理进行表征与分析;分析表面纹理方向对流体动压润滑效果的影响。在流体润滑条件下,对不同点磨削表面纹理方向的零件进行摩擦磨损试验,研究点磨削纹理方向对零件摩擦学性能的影响。结果表明:点磨削表面纹理方向的改变,会影响流体动压油膜的形成以及形成的油膜厚度的大小;在不同载荷作用下,不同纹理方向的零件的摩擦因数也不同,流体动压油膜的形成需要适当的载荷;在一定的工况下,存在使零件摩擦学性能最优的表面纹理方向,在生产中可以通过控制点磨削纹理方向来优化零件的摩擦学性能。     

多尺度点磨削表面纹理功能及摩擦学特性分析

为研究多尺度表面的表面形貌对其使用功能和摩擦学特性的影响,设计加工5组具有不同多尺度特征的点磨削表面纹理试件。测量试件的表面形貌功能参数,通过功能参数对比分析,得出试件表面形貌对其功能参数的影响规律。在油润滑和干摩擦两种情况下对试件进行表面摩擦学特性实验,分析后得到了多尺度点磨削表面形貌对表面摩擦学特性的影响规律。结果表明:多尺度点磨削表面具有加工可控性;不同表面形貌的零件,其表面功能特性也不相同。可通过控制工艺参数来获得合理的零件表面形貌及纹理特征,以满足零件表面实际应用及功能要求。     

粗糙度纹理方向对聚合物密封元件使用性能的影响研究

考察了尼龙PA1010与平行纹理、螺旋线纹理及多方向纹理等3种不同粗糙度纹理方向的钢盘组成摩擦副时,粗糙度纹理方向对摩擦学性能的影响.结果表明:钢盘表面呈螺旋线纹理时摩擦因数最大,磨损量最高;3种摩擦副中尼龙环的磨损表面均表现出磨料磨损特征;与螺旋线纹理钢盘对摩后尼龙环表面粗糙度变大,而与平行纹理及多方向纹理钢盘对摩后其表面粗糙度均减小.平行纹理钢盘对摩表面因粘附尼龙转移膜而引起粗糙度发生改变.     

振动载荷下的织构化表面弹流润滑分析

建立周期性振动载荷作用下的织构化表面的弹流润滑模型,研究织构化表面的弹流润滑性能随织构参数的影响规律。研究结果表明:在一个振动载荷周期的不同时刻,织构化摩擦副表面间油膜的弹流润滑作用相同、平均摩擦因数随织构直径、深度、密度等因素的影响规律基本相同;当受外部振动载荷时,织构直径、深度和密度等参数均存在一个较优值,使得弹流润滑作用下的织构化摩擦副表面的平均摩擦因数均存在一个最小值,使润滑摩擦效果最优。