聚甲基丙烯酸甲酯的扭动微动摩擦学特性

在新型扭动微动试验机上,进行聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与Ф40 mm GCr15钢球在扭动角位移幅值为0.5°~10°和法向载荷为100N的扭动微动试验。在摩擦动力学行为研究的基础上,分析材料磨损机理。结果表明,PMMA存在有平行四边形和椭圆两种T-θ曲线;低扭转角时,T-θ曲线随着循环次数的增加从平行四边形向椭圆形发展;大扭转角时,T-θ曲线始终为平行四边形。PMMA的扭动微动磨痕沿半径方向,可依次分为粘着区、微裂纹区和剥落区。在低角位移幅值(θ≤2.5°)时,扭动微动损伤较轻微;随角位移幅值的增大,粘着区变小,损伤加重,表面出现纺锤状剥落坑自中心呈放射状分布,其尺寸随角度增大而变宽。对磨屑的GPC分析结果表明PMMA在扭动微动条件下分子量变小,PMMA扭动微动的磨损机理主要为剥落与表面裂纹。     

C—N共渗平面钢领磨损机理的探讨

本文认为:导致钢领失效的磨损类型是热粘着磨损和摩擦疲劳磨损。粘着可分为两个时期,走熟期间的粘着是塑性接触引起的,而走熟后的粘着是“接触熔化”引起的。钢领工作表面的疲劳属于摩擦疲劳,而不是接触疲劳。摩擦疲劳磨损是摩擦力和温度脉冲长期作用的结果,而接触点上的切应力是引起这种破坏的主要原因。在出现摩擦疲劳磨损之前,存在着一个相当长的“潜伏期”。     

微动接触应力的数值分析

采用有限元方法，分析了半圆柱与平板间径向微动接触区和切向微动接触区内的应力分布。由ES52100钢制成的半圆柱体具有稳定的变形特征，但由1020钢或纯铁制成的平板则常常处于可变的变形状态，通过往复压缩实验发现，1020钢具有明显的循环软化特征，从而将增大摩擦阻力；而纯铁具有明显的循环硬化特征。进一步发展虚拟接触载荷法，以动态变化的摩擦系数模拟真实的微动接触过程。在靠近微动接触区的边缘处，存在一个不稳定的接触区，其内部有剧烈的应力振荡，该区域是一个混合粘着一滑动区，并随微动时间的增长而逐步扩展，最后引发微动磨损或微动疲劳。     

AM60B镁合金在滑移区的微动磨损行为研究

研究了AM60B镁合金在滑移区的微动磨损行为。考察了摩擦因数和磨损体积随循环次数、载荷和频率的变化及磨损表面形貌，探讨了其微动磨损机理。结果表明：AM60B镁合金的微动磨损可分为开始阶段、二体接触向三体接触过渡阶段和稳定阶段3个阶段。在不同的阶段，摩擦因数和磨损体积的变化及磨损机制各有特点；此外，磨损体积随着法向载荷的增加而增大，但随着频率的增大而减小。     

扭动摩擦条件下软骨损伤行为研究

使用新型扭动摩擦磨损试验机,在林格溶液(Ringer's solution)条件下,对牛髋关节软骨/Ф28mmAl2O3摩擦副进行了扭动角位移幅值为0.5.～10.和法向载荷为5～50N的扭动摩擦磨损试验.在摩擦动力学行为分析的基础上,使用扫描电镜(SEM)、苏木素-伊红(HE)染色法对磨痕进行了观察,分析了软骨的磨损机理.结果表明,牛髋关节软骨在扭动磨擦条件下存在2种T-θ曲线,即椭圆和平行四边形,分别对应扭动摩擦的部分滑移和完全滑移状态.在扭动摩擦处于部分滑移状态时,牛髋关节软骨表面损伤轻微,主要损伤机理为表面褶皱.处于滑移状态时,沿半径方向,磨痕可依次分为粘着区、褶皱区、微裂纹区和剥落区,其主要损伤机制为表面裂纹与剥落.     

扭动微动接触表面摩擦行为数值模拟

为研究扭动微动磨损接触表面摩擦行为,通过Abaqus中Fric用户子程序引入随时间和空间变化的摩擦系数模型(模型中参数由实验确定),对扭动微动表面摩擦扭矩和变形行为进行模拟。分别对完全滑移机制下不同角位移幅值和循环周次的动力学行为进行了实验研究和数值模拟,对比实验和数值分析结果,位移-扭矩曲线的形状和数值较好吻合,说明采用的变化摩擦系数模型可较好模拟接触体界面的摩擦系数演化及变形行为。     

纯镁等通道转角微挤压成型工艺及摩擦效应研究

以99.95%的高纯镁为研究对象,借助有限元分析软件DEFORM对等通道转角微挤压(equal channel angular micro pressing, M-ECAP)过程进行数值模拟,优化等通道微挤压(简称M-ECAP)变形的成形工艺,讨论变形过程中的材料流动、挤压载荷变化规律、等效应力应变分布规律、摩擦效应对M-ECAP变形过程的影响。结果表明:试样等效应变趋于均匀,累积应变量增加,晶粒细小且均匀,塑性得到有效提高;随着摩擦因子的增大,载荷逐渐增大,最大等效应变变化不明显、最大等效应力小幅减小。     

井眼倾斜角和倾斜方位对裸眼完井地层出砂的影响

结合等效塑性应变准则定量地研究了井眼倾斜角和倾斜方位对裸眼完井砂岩油藏出砂的影响.计算结果表明,在一定的应力和地层条件下,井斜角在0～45°时,随着井斜角的增加,井壁内的塑性应变最大值和塑性区范围都不断增加,出砂的趋势增大;当井斜角在45°～90°时,随着井斜角的增加,井眼内最大塑性应变逐渐减小,出砂趋势减小.井斜角相同,但井眼倾斜方位不同的井,井壁内产生塑性变形的区域不同,塑性变形的程度也不同,从防砂的角度,井眼,尤其水平井眼应该沿原地最小水平主应力方向,或尽可能靠近最小主应力方向.     

有表面微裂纹的金属薄膜力学性能的有限元分析

研究在PI基体上的铜金属薄膜表面I型裂纹对薄膜力学性能的影响.以断裂力学基本理论和有限单元法进行数值计算相结合对计算模型分析研究.分析了表面微裂纹对PI基体上的铜薄膜的屈服和后继塑性行为的影响,特别是研究了裂纹深度对最大塑性应变和等效塑性应力的影响,同时考察了薄膜材料硬化指数和载荷对最大塑性应变的影响.随着裂纹深度的增加,裂纹尖端塑性区增大;但当裂纹深度接近和超过薄膜厚的一半时,最大应力值变小,塑性区变大,塑性应变增大.这是因为薄膜承载能力变小,主要是由基体承受载荷.     

残余应力及其表征参数对材料滚动接触性能的影响

为了深入研究残余应力对滚动接触的影响规律,建立了圆柱滚子轴承二维有限元简化模型,在施加不同残余应力的基础上进行弹塑性分析,并对残余应力的表征参数如梯度、大小和深度等进行了影响研究。结果表明：残余压应力能使弹性变形阶段的接触应力和塑性变形阶段的塑性应变下降;等大的残余拉应力则使二者增大更大的比率。通过参数研究发现：残余压应力梯度越小,塑性应变越小,残余拉应力梯度越接近0,塑性应变越小;残余压应力越大,塑性应变越小,残余拉应力越大,塑性应变越大;残余压应力加深一定值能够降低滚动接触塑性应变,从而提高疲劳寿命,残余拉应力的加深则会引起塑性应变和疲劳损伤的增大。     

Contact theory

Contacts between two general blocks are the fundamental problem for discontinuous analysis. There are different contact points in different block positions, and there may have infinite contact point pairs in the same block position. In this paper, a new concept of an entrance block for solving the contacts between two general blocks is introduced. The boundary of an entrance block is a contact cover system. Contact covers may consist of contact vectors, edges, angles or polygons. Each contact cover defines a contact point and all closed-contact points define the movements, rotations and deformations of all blocks as in real cases. Given a reference point, the concept of entrance block simplifies the contact computation in the following ways.(1) The shortest distance between two blocks can be computed by the shortest distance between the reference point and the surface of the entrance block.(2) As the reference point outside the entrance block moves onto the surface of entrance block, the first entrance takes place. This first entrance point on the entrance block surface defines the contact points and related contact locations.(3) If the reference point is already inside the entrance block, it will exit the entrance block along the shortest path. The corresponding shortest exit point on the entrance block surface defines the contact points and related contact locations. All blocks and angles here are defined by inequality equations. Algebraic operations on blocks and angles are described here. Since the blocks and angles are point sets with infinite points, the geometric computations are difficult, and therefore the geometric computations are performed by related algebraic operations.     

点接触蜗杆传动的齿面接触分析方法

蜗杆传动副接触区的予控是提高蜗杆传动副传动质量的重要手段。本文提出用已知齿面接触点邻域内的曲面三阶表示来求解新的接触点,进而分析接触区二阶参数的方法,可对点接触蜗杆传动副的接触情况进行精确分析,从而实现对蜗杆传动副接触区的予控。本文的方法还可用来分析优化齿面的曲率修正参数,以及误差作用下的齿面接触情况。     

直接接触传热问题的研究状况及其动向

由于直接接触传热具有较高的传热速率和无污垢问题,因而被广泛地应用于工程实际中,已成为目前传热界研究热点之一。本文就近些年来直接接触传热的研究状况做了较全面的综述,指出了该方面尚需进一步研究的问题,为从事该领域的研究者提供较详细的资料。     

Contact theory and algorithm

In discontinuous computations, contacts between two general blocks A and B are common and represent a fundamental problem.This paper presents a mathematically proven theory and algorithm to address this problem. In the proposed approach, a reference point a_0 is selected from block A, and the contacts between blocks A and B are transferred to the contact of the reference point a_0 and the entrance block E(A, B). Discontinuity related computations DEM, DDA, and FEM can use this mathematically proven theory and algorithm directly.     

基于实测接触轮廓线的精密锥面摩擦联接接触性能有限元分析方法

为使精密锥面联接接触性能仿真分析与实际接触情况相一致,并精确评估其传动性能及指导设计,在建立压紧套接触面正压力与轴向预紧力理论关系式的基础上,提出一种基于三坐标测量机精确测量锥面接触轮廓与有限元数字仿真分析相结合的精密锥面摩擦联接接触性能分析方法。运用Bezier曲线拟合三坐标实测接触轮廓数据,通过Matlab输出实测接触轮廓APDL命令构建有限元实测模型,使实测接触轮廓数据和仿真模型得到耦合。实验测试与仿真分析表明,理论计算结果较低估计了锥面摩擦联接传动性能指标,实测模型由于接触轮廓的不规则性导致各零件只在局部接触充分,与理想模型仿真结果差异较大。因此,精密锥面摩擦联接件设计需同时考虑零件弹性变形与实际接触表面的不规则性,特别是后者对传动效率的影响,以提高精密锥面摩擦联接的设计质量。     

考虑缝隙的接触单元

本文构造了考虑缝隙的十六结点接触单元，并在工程上获得了成功的应用。     

安装误差对面齿轮传动接触轨迹与 接触应力的影响规律

基于面齿轮传动啮合原理,建立了含安装误差的面齿轮齿面方程,进而得出了面齿轮齿面主曲率及接触应力的计算方法。在此基础上,分别分析了轴向偏移误差、轴交角误差和轴交错误差对面齿轮传动的接触轨迹与接触应力的影响规律。研究结果表明:各项误差条件下,接触应力均从齿顶到齿根逐渐变小;所分析的误差中,轴交角误差与轴交错误差对面齿轮的接触轨迹与接触应力的影响较大,且当轴交角误差为负或轴交错误差为正时,接触应力仿真值均明显高于无误差时的接触应力正常值,因此在安装面齿轮副时,应该严格控制此二项误差的下上偏差。     

基于Hertz接触的滚珠直线导轨副接触刚度建模与分析

为建立滚珠直线导轨副接触刚度模型,基于Hertz接触理论对滚珠和滚道的接触面进行了力学与变形分析.考虑了承载前后滚珠接触角的变化,得到了单个滚珠所受接触力与弹性变形之间的关系,在此基础上得到整个导轨所受外载荷同弹性变形的关系.以NSK滚珠直线导轨为研究对象,对所建立的模型进行仿真分析.计算了导轨在不同预紧力情况下的临界载荷,分析了外载荷在临界载荷前后导轨刚度变化情况,通过对比NSK官网相关资料验证了所建模型及理论分析的合理性.     

锥阀密封结构的静态接触分析

介绍了液压领域里常用锥阀密封结构的接触密封机理,通过研究接触问题的非线性有限元理论,运用大型有限元软件ANSYS对锥阀密封结构进行了静态接触分析．分析结果表明,在1～25MPa范围内的密封压力状态下,锥阀的接触应力在材料的许用应力范围以内．经实验验证,该锥阀结构的密封性能良好,分析所得阀芯应变量与实验实测数据基本一致,说明该有限元分析准确可靠,也为锥阀在接触密封领域中的设计及应用提出了一种新的可靠分析方法．     

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。