微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化的影响*

微动疲劳易引起钢丝表面磨损和横截面积损失,进而造成钢丝断裂失效并缩短钢丝绳使用寿命。不同微动疲劳参数（接触载荷、疲劳载荷、钢丝直径和交叉角度）引起差异的钢丝微动疲劳磨损特性,故研究微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化规律影响至关重要。基于摩擦学理论和Marc仿真软件构建钢丝微动疲劳磨损模型,探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度和钢丝直径对钢丝微动疲劳磨损演化的影响规律。结果表明：钢丝微动疲劳磨损体积主要与接触载荷和疲劳载荷有关;疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积随着接触载荷的增加而增大,且不同接触载荷下疲劳钢丝磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;随疲劳载荷幅值的增加,疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积均呈增加趋势;在不同疲劳载荷范围下疲劳钢丝的磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;当接触载荷、疲劳载荷及钢丝间摩擦因数相同时,不同交叉角度和不同加载钢丝直径下疲劳钢丝的磨损体积相同。     

基于微动磨损预测矿井提升钢丝绳安全系数

为预测矿井提升过程中钢丝绳动态安全系数演变,针对浅井低载荷矿井提升机,运用动力学理论和摩擦传动理论获得了距离容器不同位置处钢丝绳动张力,建立了接触钢丝总磨损系数与钢丝间接触载荷、相对滑移和交叉角的关联模型,提出了矿井提升钢丝绳的磨损演化及承载安全系数预测方法,探究不同工况参数对钢丝绳磨损及承载安全系数的影响规律。结果表明:随着提升循环次数的增加,距容器不同位置处提升钢丝绳的横截面微动磨耗面积增大、安全系数降低;钢丝绳悬垂中间位置处,提升钢丝绳承载安全系数下降较快;提升钢丝绳承载安全系数对提升工况参数存在依赖性,随着提升侧终端质量的增加和最大提升速度的减小,提升钢丝绳承载安全系数均呈降低趋势。     

带有微动磨损缺口钢丝的疲劳特性

在自制的微动磨损试验机上进行钢丝的微动磨损试验,将微动磨损后的钢丝试样在液压伺服疲劳试验机上进行不同应力比和不同应力幅下的疲劳试验。结果表明,钢丝的微动磨损深度随微动时间和接触载荷的增加而增加,磨损缺口处的应力集中使其成为了裂纹萌生源,也使钢丝试样的疲劳寿命大大降低,微动磨损后钢丝试样的疲劳寿命和磨损深度呈反比关系。通过钢丝疲劳断口的SEM形貌分析了其疲劳断裂机制,断口对应不同的疲劳阶段,可分为裂纹萌生区、裂纹扩展区和裂纹瞬断区。     

镀银铜材料在大电流条件下的载流微动磨损特性

利用化学电镀方法在T2紫铜管表面镀银制备镀银铜试样,采用自主研制的切向微动磨损试验设备在圆柱/圆柱的正交点接触模式下进行室温载流切向微动磨损试验,探究了镀银铜试样在5 A电流以及不同法向载荷(5,10,15 N)和位移幅值(30,50,70,100μm)下的载流微动磨损行为及其磨损机制。结果表明：随着位移幅值的增加,镀银铜试样的载流微动磨损程度加剧,随着循环次数的增加,不同位移幅值下的摩擦因数整体呈先减小后增大最后趋于稳定的趋势,而接触电阻呈相反趋势,不同位移幅值下稳定阶段的摩擦因数相差不大;随着载荷的增加,载流微动磨损程度先变大后变小,当载荷为10 N时,磨损程度最大,此时有效接触面积较大,接触电阻较低;随着载荷的增加,稳定阶段的摩擦因数增大。镀银铜试样在磨损初期的磨损机制主要黏着磨损和氧化磨损,在磨损后期主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层,且随着循环次数的增加,氧化磨损程度加剧。     

微动磨损工况下二维柱面对平面磨损形貌的数值计算与分析

基于改进的Archard磨损方程,推导了适应于不同微动振幅下的局部磨损方程,建立了二维刚性柱面-平面的微动磨损数值模型,研究了微动工况、材料参数对平面磨损形貌的影响规律.结果表明,在柱面载荷为20MPa,微动振幅为4μm的工况下,随着柱面半径的增大,平面的磨损宽度逐渐增大,磨损深度逐渐减小;在微动振幅为4μm的工况下,随着施加在柱面上载荷的增大,平面的磨损形貌呈现出变宽变深的趋势;在柱面载荷为20MPa,微动振幅为4μm的工况下,随平面弹性模量的增大,平面的磨损轮廓从宽而浅变化到窄而深.其次,根据Hertz接触理论和Archard磨损方程预测的平面磨损面积与本论文中模型计算的结果进行了对比,结果发现在磨损初期,两者间差别不大,随着微动循环次数的增加,Hertz理论预测结果小于这里模型计算的结果.     

钛合金球与骨水泥界面之间的微动磨损机制研究

采用钛合金球与自制骨水泥试样以球/平面接触方式,在自制的微动摩擦磨损试验机上开展干摩擦和25%小牛血清介质中切向微动磨损试验研究,考察钛合金球与骨水泥界面之间的微动运行特性,并采用S-3000N型扫描电镜观察磨痕形貌来分析其微动磨损机制。结果表明:随着微动振幅的增加,微动运行由部分滑移区向混合区转变。随着接触载荷的增加,试样接触面之间更容易发生黏着。与干摩擦相比,在小牛血清溶液中部分滑移区向较大振幅区扩展。部分滑移区摩擦因数值较低且保持稳定,混合区的摩擦因数先增大后保持不变。稳定摩擦因数随着接触载荷的增加而减小,随微动振幅增大而增大。骨水泥试样的磨损量在小牛血清介质中比在空气中大,并且随接触载荷增大而增大。骨水泥在小牛血清介质中微动磨损的损伤机制主要为黏着磨损和疲劳磨损,溶液分子在应力作用下对骨水泥基体有削弱作用。     

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 ℃。     

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℃。     

中性腐蚀环境下钢丝的微动疲劳行为

在自制的微动疲劳试验机上开展中性腐蚀环境下单根钢丝的微动疲劳实验,考察在相同接触载荷下,不同振幅对钢丝的微动疲劳行为的影响,并用扫描电子显微镜观察疲劳钢丝的磨痕和断口形貌,研究钢丝微动疲劳断裂机制.结果表明:在较大的振幅下,钢丝的微动区均处于滑移状态,而在较小振幅下,钢丝的微动区从滑移状态逐渐转变为黏着状态;磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和塑性变形;钢丝疲劳寿命随着微动振幅的增大而减小;钢丝的疲劳断口可分为3个区域,即疲劳源区、裂纹扩展区及瞬间断裂区.     

法兰螺栓横向微动磨损试验研究

为了研究法兰联接螺栓在横向振动的松动机理,借助于横向振动疲劳试验机进行模拟紧固件横向微动磨损试验,进而观察螺栓联接在不同的横向载荷与频率作用下预紧力与预紧力矩衰退过程,并测量其磨损量和表面损伤情况。实验结果表明:螺栓预紧力下降分为两个阶段;实验初期预紧力下降迅速的塑性形变阶段和预紧力下降缓慢的微动磨损阶段。预紧力矩下降分为三个阶段:第一阶段由于较高的局部接触应力,预紧力矩下降不明显;第二阶段由于塑性形变扩大,预紧力矩迅速下降;第三阶段螺栓进入微动磨损阶段,预紧力矩开始缓慢下降。螺栓在低频振动下,质量变化量对于频率微小的变化不敏感。螺栓与夹具接触的表面磨损情况随着交变幅值载荷增加而增加;随着频率的增加而减小。     

装载机焊接接头的疲劳强度及焊缝尺寸的影响

装载机的工作装置主要为焊接结构，本文根据某新型国产装载工作装置的实际结构，模拟简化了七种焊接接头，试验研究了这些接头的疲劳强度，给出了不同接头的１０条Ｓ－Ｎ曲线，同时还就焊脚尺寸对不同载荷形式下十字接头及丁字接产砂疲劳强度的影响进行了研究，对不同载荷形式临界焊脚尺寸的大小进行了讨论；并根据试验所得Ｓ－Ｎ曲线及国产装载机动臂的实际载荷谱，对三种机型动臂的疲劳寿命进行了估算，估算结果有力地支持了国产新     

在金属超塑性状态下用工程计算法计算反挤压时变形力

本文采用工程计算法（即主应力法）对金属超塑性状态下反挤压时变形力进行推导,得到其单位平均压力,对锌铝共析合金作了计算,与试验所得值接近。可作为近似地变形力估算来参考采用。     

在超塑性压缩状态下矩形断面条料的变形力计算

本文利用超塑性力学方程式S (ij)=2/3K（ε e）{sup}(m-1)ε (ij)对矩形断面条料在超塑性压缩状态下,采用主应力法与能量方程进行推导,得到变形力计算的理论公式。近拟地估计Zn－22%Al合金在250℃下的单位平均压力P (avc),与经验数值基本接近。     

采煤机含间隙行走机构驱动速度对滚筒随机载荷的影响

为了研究牵引速度对采煤机滚筒工作载荷的影响,建立截割部与牵引部相互耦合的动力学系统模型,并考虑截割阻抗为随机量,服从正态分布,运用数值仿真的方法对其求解,并对结果运用数理统计方法得出采煤机滚筒三向力的均值及标准差;研究结果表明,滚筒三向力的均值和方差随着初始牵引速度的增加呈递增趋势,最后经仿真值与实验测量值对比,验证了模型的准确性。     

采煤机端盘截齿载荷特性研究

为研究采煤机端盘截齿的载荷特性,以MG500型采煤机滚筒为研究对象,采用非线性动力学仿真软件LSDYNA建立采煤机螺旋滚筒与被截割煤岩的有限元模型,利用该模型研究了斜切工况下端盘截齿的受力特点和截齿载荷特性随安装参数的变化规律。研究表明:斜切进割过程中,端盘截齿截割阻力和滚筒截割阻力矩随端盘截齿圆周切向安装角的增大而减小,随端盘截齿截距的增大而增大;滚筒截割阻力矩的特征值均随圆周切向安装角的增加其减小的趋势随之减缓,随截距的增大其增加的趋势也随之增强;为使滚筒拥有良好的截割性能,端盘截齿宜选用较大的圆周切向安装角和较小的截距。     

薄壁构件的长度对抗撞性影响的研究

基于显式有限元技术,采用响应面法,以结构的比吸能为优化函数,以提高吸能原件的抗撞性为目的,研究正方形截面金属薄壁构件的长度对抗撞性的影响;经过数值分析,得出正方形截面薄壁构件的比吸能关于构件长度和截面边长的变化规律,这些规律可以用于实际吸能原件的设计,并为进一步研究奠定基础.     

最小二乘法在估计概率分布参数中的应用

提出一种估计概率分布参数的最小二乘法，这种方法以概率密度函数和频率间的关系为基础，通过对概率密度函数和频率间的关系进行合理的近似，建立求解未知分布参数的方程组，在求解过程中，将样本容量视为未知量，以简化求解过程。计算机模拟实例表明，这种方法求解出的未知分布参数精度较高，而且对于一些常见的分布函数，这处方法的求解过程十分简单。文中还通过计算机模拟对本文方法和极大似然估计法做了统计分析。     

飞机结构紧固件柔度计算公式研究

紧固件柔度是飞机连接部位疲劳寿命的重要影响因素,常常作为飞机结构疲劳寿命分析的主要参数。通过材料力学和弹性力学理论对紧固件的柔度计算公式进行了推导,根据计算过程中的假设和各种不确定因素,提取出了柔度计算公式中的待定系数,然后利用有限元软件计算出的不同材料和尺寸柔度值对柔度计算公式进行修正,确定其待定系数,最后再利用紧固件柔度的试验值对有限元修正公式进行试验修正,得到更合理和准确的柔度计算公式。