全滑移下球形粗糙表面的弹塑性接触模型

为研究硬盘磁头和盘面的碰撞接触问题,提出了一种全滑移接触条件下,球形粗糙表面与理想刚性平面的弹塑性接触模型．通过数学建模与MATLAB仿真,分析了球形粗糙表面弹塑性接触状态下接触载荷、实际接触面积和法向接触分离、塑性指数之间的函数关系,并在不同塑性指数条件下,与理想光滑表面模型、CEB (Chang-Etsion-Bogy) 模型及全粘着条件下的CKE (Cohen-Kligerman-Etsion) 模型进行对比．结果表明:本模型在计算接触面积与接触载荷上比CEB模型及CKE模型更加准确．     

生物接触氧化物的硝化性能

利用生物接触氧化法固定床，对城市生活污水进行了硝化性能的试验研究，及接触时间对硝经性能的影响。试验表明该法具有较高的硝佛性能，接触时间对硝化性能有一定的影响。     

二维移动与滚动接触的边界元数值模拟

根据作者提出的处理移动与滚动接触问题边界元法的固定节点－可动节点协调接触方案,给出了带孔洞或裂纹缺陷二维弹性体移动和滚动接触的数值例题,表明该方案的可行性和优越性。     

有间隙带摩擦弹性接触问题的有限元分析

将接触区域的法向非嵌入条件及切向连续性条件作为惩罚项引进系统的总热能泛函。由最小势能原理。了求解有间隙带摩擦弹性接触问题罚有限元法的公式系统。以实例说明了本方法的正确性及有效性。     

基于损伤理论的颗粒材料接触摩擦特性研究

颗粒材料的接触摩擦特性非常复杂.将颗粒材料法向非弹性接触看成是一种接触损伤,根据连续损伤理论,在引入合理假设的基础上,定义了颗粒材料的接触损伤变量,建立了相应的损伤演化方程,结合Lemaitre等效应变假设,研究了颗粒接触损伤对颗粒体材料接触摩擦特性的影响.结果表明,颗粒接触损伤模型能较好地预测颗粒材料法向压力-接触变形特性;考虑接触损伤后,接触面上的法向应力分布更为平缓,接触面积增大,并能较好地预测颗粒材料切向微观位移特性.     

生物接触氧化法的硝化性能

利用生物接触氧化法固定床，对城市生活污水进行了硝化性能的试验研究，及接触时间对硝化性能的影响。试验表明该法具有较高的硝化性能，接触时间对硝化性能有一定影响。     

基于大电流密度下欧姆接触退化的新方法

在大电流密度下对欧姆接触结果进行考核,对传统的传输线法测量接触电阻率的结构与方法进行了改进,充分考虑到了半导体材料受到的影响,可达到只对接触区域老化而不破坏其他区域.工艺制备中实现台面刻蚀斜坡效果,并采取多次SiO_2淀积多次光刻技术,有效降低了引线电极断裂的概率.通过大电流密度老化结果显示:接触电阻率早期快速失效,且随电流密度及老化时间的增加而退化加剧.对样品老化前后进行能谱分析得知:接触层中的Al是一种较低的抗电迁移能力的金属,由于电迁移被冲击出来从而破坏了良好接触层.改进后的结构对测量大电流密度下的欧姆接触是一种好方法.     

联合载荷下角接触球轴承静态接触特性分析

针对角接触球轴承结构进行静态接触特性分析,研究了联合载荷对结构接触特性的影响机制。依据赫兹接触理论,设定了求解接触应力与接触角的计算方法;利用ANSYS软件建立了角接触球轴承结构模型,并提出了加载方案及约束的设定方法;将仿真结果与赫兹理论结果进行对比,验证了本文建模方法、加载方式的正确性。最后,利用本文模型探讨了联合载荷下的接触应力、接触应变、接触角、接触椭圆的变化规律及影响,为复杂加载工况下轴承的设计及应用提供工程分析参考。     

研究双层弹性接触问题的计算

研究三个接触体之间两层接触面的弹性接触问题，建立了求解此类问题的整体方程，本方法在解题的有效性方面有明显的优点。     

筒体与滚圈大面积多体接触问题的有限元解法

针对筒体与滚圈大面积多体接触及结构重复性强的特点,应用接触伪单元及子结构技术,建立了筒体与滚圈的多体接触模型,通过定义当量密度,将窑皮、扬料板等的重量引起的载荷自动转化到其作用区域的体积上,减小了载荷处理的工作量.筒体与滚圈多体接触问题数值计算的结果表明:档位段筒壳应力远大于筒节段筒壳应力,档位段筒壳的强度较弱,筒节段筒壳强度有一定富余.     

楔形模宽条料拉拔非局部摩擦问题及近似求解

在楔形模宽条料拉拔塑性加工问题中 ,为了考虑金属材料表面微凸结构对模具与加工件接触区上的非局部摩擦效应 ,采用Oden等提出的非局部摩擦定律代替经典的库仑摩擦定律 ,结合主应力法 ,建立了楔形模宽条料拉拔问题的力平衡方程式 ;并在简化的情况下 ,利用摄动法求得近似的解析     

刀具-岩石摩擦过程中的闪温分析

摩擦表面闪温对刀具材料性能产生着重要影响。针对刀具摩擦表面的微凸体建立了导热微分方程,系统分析了影响微凸体温度的影响因素。在提出摩擦表面接触系数的概念的基础上推导出了干摩擦条件下刀具闪温的解析计算模型并分析了水射流条件对闪温计算的影响。给出了基于均匀分布模型和概率分布模型的摩擦表面接触系数和水射流参与下满足动力润滑条件的摩擦系数等计算参数的确定方法。计算分析与红外测温实验的结果表明：刀具与岩石的摩擦闪温严重依赖两摩擦面的接触系数和各自表面微凸体分布情况;给出的摩擦面闪温计算模型比传统计算方法更接近实验测量值,更适用与工程中对材料安全性要求较高的场合应用。     

平辊轧制非局部摩擦问题及近似求解

在平辊轧制塑性加工问题中,为了考虑金属材料表面微凸结构对模具与加工件接触区域上的非局部摩擦效应,采用Oden等提出的非局部摩擦定律代替经典的库仑摩擦定律,利用工程法建立了平辊轧制问题的积微分形式的力平衡方程.在简化的情况下,采用摄动法得到近似的解析解,所得到的接触     

Friction properties of OTS SAMs and silicon surface under water lubrication

The friction and wear properties of silicon surface covered with octadecyltrichlorosilane (OTS) self-assembled monolayers (SAMs) were investigated by a UMT-2 microtribometer with and without water as lubricant, and then compared with that of bare silicon surface. Dry friction measurement results show that OTS SAMs have a very low friction coefficient compared to bare silicon surface under lower sliding velocity and normal contact load. However, heavy wear occurs on OTS SAMs under higher contact stress and sliding velocity. Under water lubrication, OTS SAMs can prevent wear obviously and meanwhile present low coefficient of friction even under high velocities. The improved frictional and anti-wear property on OTS SAMs surface is attributed to the hydrophobic property of OTS and hydrodynamic effect of water. Furthermore, a wear critical phase diagram for OTS SAMs with and without water was proposed, which indicates that OTS SAMs working under water lubrication owns a wider range of available load and velocity to reduce friction and prevent wear. Funded by the National Natural Science Foundation of China (Nos. 50575123, 50275071, 50545035) and National Basic Research Program of China (“973” Program) (No. 2003CB716205)     

土与结构接触界面改进直剪试验研究

目的 研究土与结构接触界面力学行为随接触材料类型及含水率变化规律．方法 通过改进的直剪仪进行黏土自身、黏土与混凝土、黏土与石、黏土与砖4个含水率共64个试样的剪切试验．结果 得到了不同含水率不同正应力下土与不同结构接触界面的剪切应力应变曲线，当土体含水率增大时，黏土内部摩擦角缓慢减小，而黏土与混凝土和黏土与砖接触界面的摩擦角急剧降低；土体内部的黏聚力逐渐减小。而土与结构接触界面的黏聚力均先增大后减小，各接触类型接触界面的抗剪强度随土体含水率的增大均呈下降趋势．只在含水率为13％、法向应力为50kPa的黏土内部剪切时才出现剪胀现象．结论 土与结构接触界面的抗剪强度、摩擦角、黏聚力等力学参数与接触材料类型及土体含水率密切相关，研究结果为工程设计的计算参数取值提供了试验依据。     

透波性Si3N4陶瓷铣削过程刀具-工件摩擦特性

透波性Si_3N_4陶瓷是制造天线窗的主要材料之一,铣削过程中刀具-工件摩擦特性与加工表面形貌紧密相关.本文以透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工为研究对象,通过分析加工过程中刀具-工件接触关系得到摩擦接触区域主要集中于切削刃后刀面与工件表面;探究了不同加工机理下接触区域摩擦机理,塑性域加工摩擦机理为粘着摩擦、刀具表面粗糙度波峰犁沟摩擦和陶瓷粉末滚动摩擦,脆性域加工还包含碎裂型陶瓷颗粒犁沟摩擦;在此基础上应用已有的微观表面形态与表面接触的摩擦力及摩擦系数理论给出了Si_3N_4陶瓷与铣刀材料的摩擦系数计算公式;通过实验对分析结果进行了验证.结果表明:透波性Si_3N_4陶瓷加工机理转变的临界切深值大于0.3 mm且小于0.4 mm;摩擦系数计算公式最大误差率为20.46%,能在一定程度上反映加工过程中摩擦特性演化规律;加工机理初始转变阶段,摩擦系数值降低,且摩擦系数对表面粗糙度影响呈现三阶多项式分布规律.该研究为提高透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工表面质量提供了参考.     

同向夹持两点接触应力场特殊位置的极值应力

夹持是一种依靠摩擦力工作的约束形式。法向力自身平衡,摩擦力与外力平衡。点接触夹持是最常见的夹持形式,也是研究线接触与面接触夹持的基础。点接触可以用集中力模型来模拟,在极限状态下点接触产生的摩擦力与法向集中力通过材料的摩擦系数相关联。摩擦力与法向集中力符合库仑摩擦定律。弹性理论中已经给出了半无限体受二维集中力作用模型应力场的公式,借助这些公式可以对点接触的夹持进行应力分析。本文从一点接触应力场的分布规律开始,对在摩擦极限状态情况下同向夹持两点接触应力场的分布进行了分析。并给出了若干特殊线、点的极值应力的大小和主方向。     

粗糙表面切向接触刚度概率分析方法

针对粗糙表面微凸体的多样性引起的接触切向刚度的变化,提出粗糙表面切向接触刚度概率分析方法.基于Hertz理论和GW模型,考虑微凸体接触半径与高度均服从正态分布,得到各自的概率密度函数.运用接触力学和统计学原理,计算粗糙表面微凸体的个数,建立粗糙表面切向接触刚度的概率统计模型.采用控制变量法,研究外界载荷、摩擦系数和统计参数对切向接触刚度的影响,与同种工况下分形模型的计算结果与实验结果进行对比.研究结果表明粗糙表面切向接触刚度与法向载荷和摩擦系数成正相关,与切向载荷成负相关;微凸体之间高度或接触半径的正态分布标准差越小,切向接触刚度越大.这与同条件下分形模型及实验得到的结果趋势相一致.     

基于ANSYS的滑动摩擦热结构耦合分析

利用ANSYS有限元软件分析了在摩擦热和力场的耦合作用下,材料摩擦表面滑动接触区的局部温度变化、应力变化等特性．结果表明：在摩擦滑移过程中,磨损表面相当于接受固定热源作用,接触区温度逐渐上升,温度存在起伏波动现象,温度最高点在接触面中线区域,温度从接触面向四周呈递减趋势,而且温度梯度越来越小;同时,接触应力、摩擦应力也发生变化．滑动过程的热效应问题研究将有助于揭示接触过程中材料表面磨损机理．