ZG25Mn2、ZG75Mn13基梯度耐磨表面及其耐磨性

将梯度材料的设计思想用于耐磨表面研究中 ,分别以 ZG2 5Mn2和ZG75Mn1 3钢为基体 ,利用自行研制的多功能复合装置制备了 2种具有梯度耐磨表面的材料 ,并对其由表及里不同部位的硬度、冲击韧性及磨料磨损耐磨性进行了试验考察。ZG2 5Mn2钢中加入 C- Cr- Fe及少量 B- Fe颗粒材料 ,经热处理后获得在表层具有明显组织梯度的耐磨材料 ;ZG75Mn1 3钢中加入Ti- Fe和 Nb- Fe颗粒材料 ,制得在表面层具有原位内生颗粒增强相呈梯度分布的耐磨材料。上述 2种材料具有高硬度和高耐磨性的表层和良好的整体韧性。     

过共晶Al-16%Si合金梯度功能材料的组织与性能

采用离心技术成功地制备了过共晶Al 1 6%Si合金梯度功能材料。采用金相及扫描电子显微镜、HV 5型小负荷维氏硬度计及销盘式ML 1 0 0型磨粒磨损试验机研究了该梯度功能材料的组织、硬度及耐磨性的分布规律。结果表明 ,由于Si的密度比Al液的密度稍低 ,在离心力场中初晶硅向试样内侧移动。Al 1 6%Si合金梯度功能材料的组织分布为 :最内层初晶硅含量最多、尺寸也最大 ,由内向外 ,初晶硅的体积分数及尺寸均逐渐减小 ,且呈梯度变化。在外层一定厚度内 ,完全不含初晶硅 ;硬度分布为内层硬度较高 ,由内向外硬度逐渐减小 ,呈梯度分布 ;耐磨性由内向外呈梯度下降趋势     

PET柔性内衬减粘脱土模型

采用柔性轻质抗拉的PET螺旋网作为模型自卸车内衬 ,对 3种不同含水量的黄粘土进行多车次装卸试验 ,并与无柔性内衬情况做了对比。结果表明 :当含水量为 2 0 %左右 ,连续装车次数为 8～ 1 0车时 ,粘附情况最严重。无PET内衬自卸车的粘土量可达总装载量的 50 %左右 ,而采用PET仿生柔性内衬自卸车的粘土量为总装载量的 5%以下。     

仿生柔性减阻系统模型与试验研究

以大柔度杆与滑板系统为研究对象,根据能量平衡原理,建立了柔性系统阻力与柔杆柔度,滑动速度变化量间的动力学模型,定量分析了柔度与速度变化量对滑动阻力的影响规律,与刚性系统做了对比,柔性系统的最大减阻率可达27．2％,并对理论结论进行实验验证,对柔性减阻机理工作解释与分析,为开发减粘降阻实力技术提供了理论依据。     

模型铲刀表面法向压力测量方法的试验研究

针对推土铲刀表面受力特点,本文设计了模型铲刀和小型压力传感器,测量了模型铲刀表面的法向压力,观察并探讨了土壤沿模型铲刀表面流动和粘附情况,拟合出模型铲刀表面法向压力的回归方程.     

波纹形典型土壤动物非光滑体表的演化建模及其计算机实现

本文根据典型土壤动物具有很强的减粘脱土功能的几何非光滑体表特征,在地面机械仿生学的研究成果的基础上,建立了三种波纹形土壤动物非光滑体表的数学描述式,利用演化计算给出了波纹形土壤动物非光滑体表的数学模型。并开发出波纹形土壤动物非光滑体表的演化建模软件。     

矿车的粘附规律与粘附机理

在对矿车粘附问题进行大量调研的基础上 ,对粘湿煤与矿车的粘附现象、粘附规律、粘附机理进行了分析 ,提出了解决问题的初步方案 ,并进行了效益分析     

旋成体仿生凹环表面减阻试验分析及数值模拟

通过风洞试验及数值模拟分析了置于旋成体后部的凹环表面结构对其底部阻力、摩擦阻力及激波阻力的影响。马赫数为1.79、基于旋成体最大直径的雷诺数为1.5×106的风洞试验表明:凹环表面可显著减小旋成体的底部阻力,但却增大了包含摩擦阻力和激波阻力的粘性前部阻力。利用SSTk-ω湍流模型对试验优选模型进行了数值模拟,结果表明:凹环内部低速旋转气流产生的涡垫效应和推动效应致使旋成体的摩擦阻力减小了22.4%,凹环还能减弱外部气流对旋成体截尾底部死水区的抽吸作用,显著降低了底部阻力。但由于凹环对气流的扰动增加了激波阻力,故包含底部阻力及激波阻力的压差阻力减小并不显著,仅为0.4%。     

活塞表面仿生非光滑微坑贮油润滑机理的任意拉格朗日-欧拉法有限元模拟

针对活塞表面仿生非光滑微坑贮油润滑问题,采用ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)有限元法建立了追踪润滑油晃动的数学模型。利用非线性有限元求解器LS-DYNA仿真了润滑油晃动的自由液面形状与压力云图,直观地显示了非光滑微坑中润滑油晃动的整个动态过程。对半球形、圆锥形与楔形非光滑贮油微坑的润滑能力进行了对比数值模拟。结果表明,楔形微坑的润滑效果最好,与实验结果吻合。     

仿生非光滑理论在钻探(井)工程中的应用与前景分析

介绍了仿生工程学研究领域的重大发现,即自然界中,无论是陆地、海洋还是天空中的生物,为适应不同的生活环境需要进化而成的表面,都是非光滑表面,该非光滑表面具有减粘、脱附、减阻的特性.实践证明,有规律的非光滑表面还具有耐磨特性,用在发动机活塞表面和轧辊表面均能大幅度提高使用寿命.将仿生非光滑特性应用到金刚石钻头的设计上,研制出了JBD-75S仿生非光滑绳索取心金刚石钻头.现场试验证明,在同样的加工工艺和使用条件下,有规律的仿生非光滑表面金刚石钻头比普通金刚石钻头机械钻速提高47%～83%,钻头寿命提高2.43～2.61倍.