多晶硅微悬臂梁断裂失效强度的尺寸效应

为了了解构件尺寸的微型化给材料的强度和弹性模量带来的影响,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲实验来测量其力学特性.该方法可精确测量微悬臂梁纳米级弯曲形变,但必须考虑压头在微悬臂梁上的压入及微悬臂沿宽度方向的挠曲.试验研究表明,多晶硅微悬臂梁的平均弹性模量为156GPa±(4.52～9.83)GPa,其失效断裂强度表现出对构件有效体积和表面积的尺寸效应.由实验测得的失效强度得到KC=1.62MPa*m1/2,计算出的缺陷尺寸a为58～117nm.     

微线段齿廓齿轮的弯曲强度分析

介绍了微线段齿轮的形成原理,建立了微线段齿轮有限元计算的力学模型,论证了计算中的奇点问题,并提出相应的解决方案,用正交试验法设计了一组算例并用有限元法进行计算,从而说明微线段齿轮的弯曲强度确实要优于渐开线齿轮。     

表面硬化齿轮剥落损伤试验研究与强度计算

本文通过对30对4种不同渗碳层深度的滚轮进行模拟齿面剥落损伤试验研究，从疲劳的观点出发，考虑应力幅和应力循环特性以及接触应力场与材料强度场的合理匹配，进一步澄清了导致疲劳剥落的应力，并根据常用材料表面硬化处理后的硬度与强度及有关强度极限之间的近似关系，导出防止表面硬化齿轮剥落损伤的强度条件式。     

尺寸效应对H62黄铜微拉伸性能的影响

通过H62黄铜单向微拉伸实验,分析了微尺度下板料厚度与晶粒尺寸之比t/d、晶粒尺寸d对材料力学性能的影响,以及板料厚度t、晶粒尺寸d对材料各向异性的影响。微拉伸实验结果表明随着t/d的增大或者d的减小,材料的抗拉强度和延伸性能相应提高,随着板料厚度t的增大或者经退火热处理后所得晶粒尺寸d的减小,材料的厚向异性系数随之增大,经退火热处理后材料的厚向异性均大于未经热处理的原始态材料的厚向异性。     

多晶硅微电子机械构件材料强度尺寸效应研究

为了解构件尺寸的微型化给材料的强度带来的影响 ,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲试验法来测量多晶硅微构件弯曲强度 ,利用电磁驱动微拉伸装置测试了抗拉强度。试验研究表明 ,多晶硅微构件的弯曲强度和抗拉强度表现出随构件尺寸的减小而增加的尺寸效应。统计分析表明 ,多晶硅微构件的平均弯曲强度为 ( 2 .885± 0 .40 8)GPa ,其平均抗拉强度为 ( 1.36± 0 .14 )GPa。研究结果为微机械构件的可靠性设计提供依据     

硼酸盐添加剂对齿轮表面疲劳强度的影响

以一对渐开线圆柱齿轮为实验齿轮,制备了含硼酸盐添加剂的齿轮润滑油,并选用ISOVG68矿物油与之进行对 比实验。通过齿面强度计算表明,齿轮副的齿面强度不够。利用EHL理论计算齿轮副齿面的润滑油膜厚度表明,齿面 处于边界润滑状态,但实验结果表明,使用含硼酸盐添加剂齿轮润滑油的齿轮副可传递的扭矩达8.59N·m,且齿面未发 生点蚀现象,仅有齿面塑性流动现象发生。这是由于硼元素渗进齿轮表面,形成了改性层,极大改善了齿轮表面性能。 使用ISOVG68矿物油作为润滑油的齿轮副仅可传递扭矩5.96N·m,且齿面沿节线发生大量的点蚀现象。     

纯铜微镦粗过程尺寸效应的试验研究

在微塑性成形试验机上对纯铜圆柱试样进行恒定速度的微镦粗试验。通过热处理和精细线切割技术,设计不同的试样尺寸和晶粒尺寸。分别研究晶粒尺寸和试样尺寸对微塑性成形的影响。研究发现:试样流动应力随着试样尺寸的减小而减小,其减小趋势与表面晶粒体积分数存在线性关系;当试样尺寸较大时,晶粒尺寸对试样流动应力的影响并不明显,而随着试样尺寸的减小,大尺寸晶粒试样的流动应力要明显低于小晶粒尺寸的试样;当试样尺寸较小时,试样在微镦粗过程中表现出明显的不均匀性。通过表面层理论和细晶强化对有试样尺寸和晶粒尺寸变化引起的尺寸效应现象进行解释,同时,引入尺度参数量化由试样尺寸引起的尺寸效应现象,从而对当应变一定时流动应力随着表面层晶粒体积分数φ呈现近似线性变化的原因进行解释。     

变位系数与螺旋角对斜齿轮强度的影响

通过对典型齿轮设计实例的分析,探讨变位系数和螺旋角对齿轮强度的影响,为斜齿轮的设计提供参考。     

微线段齿轮的齿郭参数选择及几何尺寸的计算

介绍了微线段齿轮齿廓形成过程中,影响其啮合点相对曲率为零数量的因素是初始压力角和压力角增量,影响齿廓弯曲程度的因素是初始基圆半径和基圆半径的变化规律,给出了相关计算的图表和一个轮齿变尖的齿轮,给出了选择有关参数的参考范围,提出了对这些因素进行优化设计的目标函数和约束条件,讨论了微线段齿轮的几何尺寸的计算。     

钢板表面粗糙度对煤冻粘强度的影响

煤炭是我国的基础能源和重要原料,在国民经济中占有重要的战略地位,而由煤的冻粘引起的改向滚筒表面粘结、皮带抖动、回程沿线撒煤等问题严重制约了煤炭的冬季运输。文献表明材料表面粗糙度对冻粘具有重要影响,为了通过改善材料表面形态而缓解煤的冻粘问题,课题组自行设计了冻粘强度测试装置,在一定的冷冻条件下,测试了含水率40%的煤泥与6种不同粗糙度钢板的冻粘属性。结果表明,煤的冻粘强度随着粗糙度呈W曲线变化,大约在R_a=9μm~10μm时出现最小值,进一步说明,适当的表面粗糙度可以降低煤的冻粘强度。对于冻粘机理的研究以及其他工程领域的冬季防粘减粘具有指导意义。     

延性材料损伤演化及材料软化的孔洞尺寸影响

应用有限元方法，对延性材料孔洞型细观损伤演化进行探讨。考察具有相同初始孔洞体积分数fo、不同相对尺寸孔洞长大和对材料软化的影响。三种体胞分别为简单立方体胞、体心立方体胞以及非均匀孔洞群状分布体胞。体胞基体为Mises等向强化材料。采用大变形有限元方法，简单加载，应力三维度保持定值。分析结果发现，孔洞群状分布体胞模型所代表小尺寸孔洞的长大速度较慢，且在高应力状态下具有较强的承载力和较低的裂纹敏感性。     

弯曲板中的包申格效应及制管工艺对管体屈服强度的影响

采用X65钢板在四点弯曲载条件下,模拟输油管制管过程中不同应变量下的应力－应变过程,研究包申格效应对输油管管体屈服强度的影响,发现随预压缩变形增大,包申格效应严重,但预压缩变形达－13500με时,包申格效应达到饱和。制管过程中的包申格效应及制管过程中引入的高弹复应力,使螺旋焊管及直缝焊管管体屈服强度明显低于板卷屈服强度。水压试验可提高管体微量屈服强度σt0.1,σt0.2等,但对API标准所规定的σt0.5作用不大,因而在设计和制造输油管时,所选板卷屈服强度必须留有足够余量。     

表面粗糙度对聚氯乙烯板搭接强度的影响

为验证不同表面粗糙度的聚氯乙烯(pvc)塑料板材搭接接头强度性能,用不同目数的砂纸分别对多组pvc板材进行打磨(打磨长度为30 mm),用表面粗糙度仪器测量表面粗糙度并用高倍显微镜检测表面情况;结果表明60目—400目砂纸打磨的板材表面粗糙度依次减小,表现为R_a值由10.84μm减小至1.503μm。用不同表面粗糙度的板材与硅橡胶粘结成搭接件进行拉伸强度试验,得出不同的表面粗糙度的搭接件具有不同的搭接强度,用60～100目砂纸打磨的板材搭接接头能承受的最大拉伸力由1.858 kN增大至2.063 kN,搭接强度逐渐增大;用100～400目砂纸打磨的板材搭接接头能承受的最大拉伸力由2.063 kN下降至1.567 kN,搭接强度逐渐降低,对照组为未经任何表面处理的板材搭接件,能承受的最大拉伸力为1.380 kN,搭接强度最低;实验表明对于pvc塑料板材与硅橡胶的搭接件,用100目的砂纸打磨后的搭接性能最好。     

EFFECT OF GRINDING ON STRENGTH OF TETRAGONAL ZIRCONIA AND ZIRCONIA-TOUGHENED ALUMINA

Abstract

The effect of grinding-induced damage, on the strength of a yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystal (Y-TZP) and a zirconia-tough-ened alumina (ZTA) was investigated. The four-point flexure test was used to measure fracture strength as a function of grinding conditions. Flexure bar specimens were prepared by surface grinding transverse to the tensile stress direction in flexure testing. Two series of grinding experiments were performed. In the first series, four wheels with diamond particle sizes ranging from 25 to 180 μ,m were used to grind specimens at a fixed depth of cut. The strength of the Y-TZP decreased slightly with increasing diamond particle size. For ZTA the strength loss was increased as diamond particle size was increased. In the second series, one grinding wheel with a diamond particle size of 180 μm was used to grind specimens at a depth of cut per pass ranging from 2.5 to 100 μm. The Y-TZP showed a slight decrease in strength when the depth of cut was increased. However, for ZTA, the strength first decreased, then increased with increasing depth of cut. The grinding-induced subsurface damage, observed by a bonded-interface sectioning technique, consisted of cracks for ZTA, but no subsurface cracks could be found for Y-TZP. The effect of machining damage on the strength of ZTA was explained using the observed subsurface cracks and residual stresses that were measured using an indentation technique     

摩擦学尺寸效应及相关问题的思考

根据文献研究,简单阐述了尺寸效应的研究现状、宏观/微观摩擦学的差异。从尺寸大小的角度,提出了应当对摩擦学传统理论有效性、过渡状态摩擦学、摩擦系数、摩擦学与材料、系统结构和物理规律尺寸效应与摩擦学特性的关系等一些摩擦学领域的重要基础问题进行认真思考和系统研究。     

包申格效应对板料与成品管屈服强度与屈强比的影响

探讨微合金化高强度控轧钢板在制管过程中由于塑性弯曲变形所引起的包申格效应,以及这种效应对屈服强度和屈强比的影响。试验发现包申格效应导致屈服强度降低,应变硬化指数明显分为两个阶段。板与管相比,屈强比无明显改变。这些结果对管道建设业主和制板钢厂均有参考价值。     

转向架焊接构架强度模型及其对寿命预测的影响

为了对转向架焊接构架疲劳分析模型的合理性进行了探讨,以构架箱体梁为研究对象,针对主焊缝的不同处理方法建立了名义应力模型、结构应力模型和缺口应力模型。通过三种应力模型下应力特点、疲劳评估、累积损伤和参数影响的比较,结果表明:名义应力模型和结构应力模型下的应力大小和方向相似度较高,名义应力模型忽略焊缝的做法具有一定合理性,但前提是以焊趾前端应变片测试位置为应力取值点。缺口应力模型的特点在于能够较真实的描述焊缝局部的应力状态和循环特性;其优势也体现在能够同时对焊趾和焊根进行疲劳评估,因为计算结果显示箱体梁疲劳破坏也可能源于焊根处。由于结构应力模型对焊缝参数的变化并不敏感,进行焊缝参数优化时只能选择缺口应力模型。     

快速走丝切割机床多次切割工艺及其对表面质量的影响

本文叙述了在国产快速走丝线切割机床上采用第一次电火花切割,第二次脉冲电解加工的工艺方法,使得工件的表面质量大为提高。讨论了具体的切割工艺并提出相应参数。