接触压力和循环应力幅对45号钢微动疲劳特性影响

研究了接触压力对调质45号钢微动疲劳特性的影响.随着接触压力增大,在低接触压力阶段,微动疲劳寿命急剧下降;然而,在高接触压力阶段几乎保持不变.随着循环应力幅升高,微动疲劳寿命下降.实验中,微动接触面上出现磨损并形成凹坑.在高接触应力情况下,主裂纹萌生在凹坑外边缘处;在低接触应力情况下,主裂纹萌生在微动接触面的中间部分.     

循环载荷应力比对微动疲劳特性的影响

自行设计了实验装置, 研究了柱面—平面接触形式45 号钢在不同应力比(R =0 .00 , 0.25, 0 .50)轴 向循环载荷作用下的微动疲劳特性.确定了各应力比轴向循环载荷作用下的S ― N 曲线, 并对微 动疲劳断裂裂纹位置及断裂特征作了分析.研究结果表明:相同轴向循环载荷应力幅下, 微动疲劳 寿命随着轴向循环载荷应力比的增大而有所降低;微动疲劳断裂裂纹位置都在接近于接触中心而 又略偏于桥脚外侧的位置;在高应力比下断口截面上裂纹扩展的痕迹更明显, 断口截面更规则.     

接触形式对微动疲劳的影响研究

微动疲劳试验的典型接触形式主要有平面-平面和圆柱面-平面这两种,分别构成了面接触和线接触.为了获得这两种接触形式对微动疲劳的不同影响,经过有限元软件模拟计算,自行设计了实验装置,研究了45号钢在不同接触形式下的微动疲劳特性,确定了3种不同条件作用下的Sa―N曲线,并在实验过程中观察了磨屑的溢出等现象.研究结果表明:相同循环应力幅下的微动疲劳寿命,线接触下的寿命明显的比面接触下低,而不同圆柱面半径下的线接触在高循环应力幅下差别不大,低循环应力幅下,寿命随着圆柱面半径的增大而有所降低.通过实验发现,相比面接触形式,线接触下的红褐色磨屑溢出更早也更多.     

梳理机用齿条微动磨损与微动疲劳分析（上）

从微动学的基本观点出发,对梳理机用齿条工作过程中可能产生的微动磨损和微动疲劳的机理及影响因素进行了较深入的分析,指出：在微动条件下发生在齿条和滚筒接触界面和亚表层的微动磨损和微动疲劳裂纹可能严重损害齿条的工作性能,降低包卷齿条的可靠性寿命;对齿条在梳理过程中的应力状态的进行了分析,给出了接触表面层和亚表面层作用的主应力、剪切应力、法向应力的数学模型。     

45号钢微动疲劳门坎值特性研究

通过中断性试验研究了45号钢的微动疲劳门坎值,并对不同微动次数下接触面的裂纹特征进行了观察.试验测得45号钢显著存在一个微动疲劳门坎值,微动次数直至超过微动疲劳门坎值时,微动才会使试样疲劳寿命显著下降.以试样上预定的微动循环次数与全微动下试样疲劳基准寿命的比值表示,其微动疲劳门坎值大约在20％～40％范围内.改变载荷条件,该门坎值仍保持在20％～40％范围内;显微观察显示,在微动循环次数超过门坎值之后,在接触磨损面上几乎都能观察到明显的大裂纹.     

渐开线花键副微动磨损疲劳寿命预估

为准确预估渐开线花键副微动磨损疲劳寿命,在假设微动磨损与微动疲劳共同作用的情况下,对某型机主减速器花键副的微动损伤机理进行研究.分析国内外现有的微动疲劳预测方法,在传统SWT法预估疲劳寿命的基础上,忽略疲劳发生的位置和方向,给出花键副的损伤累积计算方法,在给定工况下预估航空花键副微动磨损疲劳寿命.结果表明:花键副微动作用过程中,微动磨损与微动疲劳互相竞争互相抑制,最终导致花键副在两种微动模式共同作用下发生疲劳失效;花键副的疲劳寿命随着SWT值的增大而减小.提出的损伤累积模型能较准确地反映微动磨损对微动疲劳的作用,为花键副的设计和维修提供了数值参考,也为进一步研究考虑齿侧间隙时的花键副微动磨损疲劳寿命预估提供了依据.     

航空作动器O形密封材料失效分析

分析航空作动器往复密封材料的表面磨损失效和疲劳失效,针对材料疲劳失效,提出比S-N曲线更方便实用的基于断裂力学密封疲劳寿命预测方法.由于压缩率与拉伸率对密封失效及寿命的影响极大,分别建立压缩率为8%、12%、16%及20%的二维仿真模型和拉伸率为1、1.03、1.05和1.20的三维仿真模型.通过有限元方法对作动器O形圈进行仿真分析,基于表面磨损失效机理对各模型进行对比分析,获得接触压力与磨损速率的关系.通过基于断裂力学的材料疲劳失效机理,计算O形密封疲劳寿命.综合考虑两种失效分析,选择恰当的压缩率与拉伸率,不仅可以在保证密封效果的同时延长密封件寿命,而且计算数值与航空标准HBZ 4-1995基本一致,从而为制定相关标准提供理论方法.     

高低周复合载荷燕尾型榫联接微动疲劳的试验研究

分析了国内外对发动机轮盘和叶片的燕尾型榫联接微动疲劳的研究现状，对榫联接构件进行受力分析，设计了实验装置并做了一定量的调试性实验，认为该实验装置是可行的。     

微动磨损对弹条II型扣件弹条断裂的影响分析

弹条是实现弹条II型扣件功能的主要元件,传统的疲劳分析方法主要从弹条的应力、应变入手,这并不能反映真实情况,因为弹条在工作中与其它构件接触面表面之间存在微小的相互移动,即微动．应用非线性接触理论,采用库仑摩擦模型模拟弹条与周围接触元件之间的摩擦接触情况,计算出弹条各点的剪切应力τ、相对位移δ及二者乘积τ·δ的值;并采用离散裂缝模型来模拟扣件裂纹的生成及扩展．理论分析表明,若微动磨损在弹条疲劳断裂过程中起主要作用,则断口处应位于弹条中τ·δ值最大的点附件．扣件疲劳试验表明,弹条断口处位于弹条尾部与轨距挡板接触处,处于τ及τ·δ最大的点之间且更靠近τ·δ值最大的点．弹条尾部与轨距挡板之间由于微动磨损产生裂纹,形成污染源,反复作用下,裂纹扩展,最终导致弹条断裂．试验证明了弹条微动磨损理论分析的正确性,为改进弹条设计,提高其疲劳寿命提供科学依据．     

颗粒污染条件下Si3N4陶瓷球疲劳行为的试验研究

定量研究了颗粒污染对Si3N4陶瓷球滚动接触疲劳寿命的影响，并分析比较了在清洁的润滑油润滑和颗粒污染油润滑的条件下Si3N4陶瓷球动接触疲劳的形成机理。     

高温下n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触的可靠性研究

研究了高温工作环境下Ti/Al/Ni/Au(15 nm/220 nm/40 nm/50 nm)四层复合金属层与n-GaN(N_d= 3.7×10~(17)cm~(-3),N_d=3.0×10~(18)cm~(-3))的欧姆接触特性,试验结果标明,当测量温度低于300℃时,存储时间为0～24h,其接触电阻率基本不变,表现出良好的温度可靠性;分别经过300、500℃各24h高温存储后,其欧姆接触发生了较为明显的退化,且不可恢复.接触电阻率均随测量温度的增加而增大,掺杂浓度越高,其接触电阻率随测量温度的升高缓慢增加;重掺杂样品的n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触具有更高的高温可靠性。     

一种加载轮齿接触分析的通用模式

研究了齿轮动力传动过程中轮齿啮合状态的数值仿真方法－加载轮齿接触分析。通过分析齿轮传动的一般过程及其加载啮合条件，建立了一种适用于各类点接触齿轮、线接触齿轮的轮齿啮合状态分析的通用模式。由此可以求出齿轮动力传动过程中任一时刻参与啮合的轮齿数、齿面接触区的位置形状及接触压力分布、齿轮传动误差、轮齿载荷分配等。     

半环面牵引式无级变速器接触应力分析

在分析半环面无级变速器工作原理的基础上,建立了接触压力的计算公式,以赫兹接触理论为指导,给出了接触应力的计算公式。以某公司的样机为实例,讨论了接接触应力的变化规律、影响因素。研究表明：在轴向力不变的情况下,接触压力和接触应力与接触点的位置有关,接触位置越靠近锥盘轴线,则接触压力和接触应力越大,接触椭圆的长轴越大,接触椭圆的短轴越小;接触应力随环面半径和环腔半径的增大而减小,随半锥角的增大而减小;接触应力对环腔半径的改变敏感度高,对环面半径和半锥角的改变敏感度低;将锥盘与滚轮设计为线接触,可大幅降低接触应力。本文的研究成果可为半环面型无级变速器设计提供理论参考。     

Al金属多晶硅纳米膜欧姆接触的制作

利用低压化学气相淀积法（LPCVD）在表面有热氧化二氧化硅的（100）硅衬底上生长80nm厚多晶硅纳米膜,并对其界面进行表征.制作出单层Al金属的欧姆接触样品,在不同退火温度条件下对样片的电阻进行测量.结果表明,退火使欧姆接触的电阻率降低,接触电阻率可达到2.41×10-3Ω.cm2.     

多盘转静子系统轴向碰摩点分布研究

为分析转静子系统发生轴向碰摩时碰摩点的分布情况,建立了多盘转静子系统力学模型,综合考虑了盘在横向和纵向上的振动位移,应用弯曲变形理论确定了圆盘在两个方向上的转动角位移,基于平行四边形法则得到了圆盘的合成角位移,推导并给出了碰摩点分布及其轴向碰摩力的数学表达式。根据所推导的碰摩点轴向位移和轴向力公式,即可建立轴向碰摩时的振动微分方程。     

用Cr/Au/Ni/Au制备n-GaN欧姆接触

为了获得n-GaN的低接触电阻的欧姆接触,采用Cr/Au/Ni/Au金属化系统与n—GaN形成欧姆接触,并对其不同温度下的接触电阻率进行了测试分析.室温下Cr/Au/Ni/Au的接触电阻率为0.32mΩ·m2。随着温度的升高,接触电阻率略有增加,在300℃时接触电阻率为0.65mΩ·cm2,因此此欧姆接触适合在高温下使用.     

GIS设备用表带触指电连接结构接触电阻的分形理论计算与分析

电连接结构的接触电阻（ECR，Electrical Contact Resistance）是评价电接触系统可靠性的重要指标。表带触指是环保气体GIS设备中重要的电连接部件，其ECR不仅影响回路总电阻，通流过大导体振动、安装不当等因素还会导致电接触不良，引发触指局部过热，引起绝缘放电等故障，直接关系到环保气体GIS设备的运行稳定性。为研究触指ECR产生机理和变化规律，本文采用MATLAB和激光共聚焦显微镜捕捉接触区域灰度图像，获得了触指接触区域的名义接触面积Aa和分形维数D，运用分形理论模型，数值计算了表带触指电连接结构的ECR，并通过ECR试验测量，验证了应用分形理论模型解析计算表带触指电连接结构ECR的合理性和准确性，研究了表带触指电接触过程中的弹性变形、第一弹塑性变形、第二弹塑性变形和塑性形变形四个阶段，对比分析了不同分形维数对触指电接触实际接触面积的影响规律。研究发现分形理论模型可用于GIS设备用表带触指的接触电阻理论计算，且得到触指电接触表面分形维数越大，触点变形越先进入弹塑性阶段，也越易进入第二弹塑性变形阶段，触指表面形貌越复杂，达到相同承载能力所需实际接触面积越小。研究成果有助于环保气体GIS电连接结构的优化设计，可为环保气体GIS设备触指电连接结构的多物理场计算和电接触性能的状态评估提供理论基础。     

精密测量中接触电阻的研究

对接触电阻的产生及其对电测精度的影响进行了研究，通过实验，讨论了接触压力、探针几何形状对接触电阻的影响，以及如何减少其影响很大。     

三维接触压力分布的近似切平面拟合方法

本文提出了用有限离散压力样本值的内在联系，分块构造接触压力分布拟合函数的新方法──近似幻平面拟合方法，该方法提高了压力样本值的利用率，并能以形式简单的拟合函数较好地反映出拟合单元上接触压力分布沿网格划分方向的变化趋势，获得较高的拟合精度。     

鼓形齿轮联轴器齿面接触分析与试验

本文在分析鼓形齿轮联轴器设计、加工及传动方面诸问题的基础上,按共轭曲面原理建立了鼓形齿轮联轴器传动理论,推导了鼓形处齿接触线及齿面方程,运用电子计算机计算并分析了不同工作倾角下齿面接触状态的变化及规律,进一步使用笔者设计发明的按共轭原理滚动鼓形齿轮装置(专利申请号87101897)切制了按不同工作倾角设计的鼓形外齿并进行了接触试验,从而揭示了鼓形齿轮联轴器传动的实质,为优化设计、加工鼓形齿轮联轴器提供了条件