新型TBM螺旋槽滚刀破岩性能及接触行为研究

全断面隧道掘进机(TBM)是用于长大隧道建设的关键装备,在川藏铁路等国家重大战略工程中发挥着重要作用。但TBM在硬岩地层施工中仍然面临所需推力大、掘进速度慢、滚刀损耗严重等问题,亟待解决。尝试探索基于滚刀表面结构设计调控刀-岩接触的可行性,设计了一种新型螺旋槽盘形滚刀。使用直线切割破岩实验研究不同贯入度和岩石种类下新型滚刀的破岩性能,并利用颗粒流离散元数值仿真对其破岩机理进行阐释。结果表明,滚刀表面的螺旋槽设计可以显著地降低破岩时切削力,而对生成的岩石碎片总体积无明显影响,因此可以显著减小滚刀做功,降低破岩比能,提高破岩过程的能量利用效率。其机理在于螺旋槽有效地优化了岩石内应力分布,使得同一滚刀前后相邻的刃齿在沟槽下方岩石中形成拉应力区,该部分岩石未与滚刀直接接触形成岩石粉末,而是由拉裂纹互相贯通形成岩石碎片,即减少了岩石粉末数量、缓解了岩石过度破碎程度,最终达到了降低切削载荷和破岩能耗的效果。     

抗微动损伤的表面工程设计

针对内燃机车16V280ZJ型柴油机连杆的微动损伤，在失效分析和接触力学分析的基础上，进行了表面工程技术可行性方案的比较，确定了固体润滑涂层的表面处理方案。研究采用了极图法，对粘接MoS2、粘接石墨、粘接PTFE和电刷镀Pb／Ni等4种涂层的性能和微动特性进行了定量比较，结果表明，粘接MoS2涂层具有最佳的抗微动损伤特性。实际应用表明，经表面工程设计选择的涂层显著提高了连杆部件的使用寿命。     

载流磨损的最佳法向载荷三维关系模型研究

以地铁第三轨受流为研究对象,试验了法向载荷对第三轨与受电靴之间载流摩擦磨损特性的影响。结果表明:载流磨损体积损失随着法向载荷的增大均呈现出现先快速减小而后缓慢增大的U形变化趋势,发现存在最佳法向压力,此压力下的磨损体积损失最小,且随着速度的增大最佳法向压力相应增大。建立了W-F-V模型(磨损量-法向压力-速度三维关系模型)能与实际的试验结果较好的吻合,研究对于载流摩擦磨损状态的预测,及最优磨损条件的选择等都具有积极的意义。     

Domex 700MC钢焊接接头的微动磨损性能

采用实芯焊丝CO2气体保护焊方法焊接了低合金高强钢Domex 700MC,在无缺陷的焊态接头试样上从焊缝区、熔合区和焊接热影响区中分别截取试样进行微动磨损试验,用SEM观察了磨痕形貌。结果表明:在选定的微动磨损试验参数下,不同部位金属的磨痕面积差异较小,磨损体积和最大磨痕深度差异较大;接头不同部位金属具有不同的微动磨损性能,焊缝中心金属的耐微动磨损性最好;磨损面上存在与滑移方向成不同角度的微裂纹,这些微裂纹扩展、相交后导致金属呈块状或颗粒状脱落,所形成的凹坑有利于新的微裂纹形成。     

天然牙釉质/纯钛摩擦磨损行为的研究

对天然牙釉质与TA2纯钛球组成的摩擦副进行了实验研究，结合显微分析，研究了牙釉质的摩擦磨损行为。结果表明牙冠外层釉质的摩擦学特性与釉质的基本结构釉柱的排列方向密切相关，釉质在He面上的耐磨性明显优于垂直方向。     

激光处理对人牙釉质酸蚀和耐磨性能的影响

以人牙釉质为研究对象,对牙釉质表面进行激光处理,对激光处理前后牙釉质的表面形貌、力学性能和耐磨性能进行分析,旨在探索激光处理对牙齿酸蚀的抑制和修复作用,为激光在牙齿酸蚀抑制方面的临床应用提供理论指导。结果表明,原始牙釉质表面和酸蚀牙釉质表面经激光处理后,其表面硬度均显著提高、抗酸蚀能力增强;但是,激光处理会导致牙釉质表面变得粗糙,出现大量裂纹和孔洞,牙齿表面的弹性模量降低,表面脆性增大,从而使得牙齿耐磨性显著降低,造成的损伤重于酸蚀。     

腹腔镜夹钳开窗设计对夹持稳定性影响研究

在多功能摩擦磨损试验机上模拟微创手术中的组织夹持牵引操作,研究了钳头与猪肝脏组织间的摩擦学行为,并基于钳头与组织间的夹持应力分布数值模拟结果,探讨了不同的腹腔镜开窗钳头与肝脏组织的相互作用行为。结果表明:在接触系数相同的情况下,开窗数量的增加有助于增大滑动摩擦力;三正方形开窗钳头由于开窗轮廓最长,在与组织相互作用过程中,使组织在轮廓边缘产生了更多的变形,有利于嵌入组织,与肝脏组织之间产生的能量耗散及滑动摩擦力最大,夹持稳定性最好;对于相同类型的矩形开窗钳头,接触系数存在一个阈值,当接触系数小于该阈值时,随着接触系数的减小,摩擦力减小,夹持稳定性会降低;钳头与肝脏组织接触过程中,较大的接触应力集中在钳头端部边缘和开窗轮廓边缘与肝脏组织接触处。     

润滑剂减缓微动磨损研究进展

综述了油、脂润滑减缓微动磨损的条件、作用机制,以及油、脂性能对微动磨损的影响等基础研究的进展.介绍了油、脂润滑减缓微动磨损的工业应用研究现状,以期为工业正确使用润滑油、脂降低微动磨损指明方向.     

加载系统刚度对第三轨受电摩擦磨损特性的影响

在CETRUMT-2摩擦磨损实验机上,用自行设计的夹具,研究了加载系统支撑刚度对地铁第三轨与受电靴摩擦副之间的载流摩擦磨损特性的影响,测量了法向力随时间的变化、摩擦因数以及受电靴的磨损质量损失,观察了试样磨损表面,分析了加载系统的支撑刚度与载流摩擦磨损特性之间的关系。结果表明:不同支撑刚度条件下,随着法向载荷降低,载荷振幅均增大,电弧烧蚀导致材料损失增加;弹性支撑改变了加载系统的振动特性,使得载荷振幅和磨损质量损失总体上较刚性加载时小;为保证第三轨系统良好的受流,应选择合适的加载范围和一定刚度的加载系统,降低电弧烧蚀带来的材料损失,延长摩擦副的使用寿命。     

TiNi合金的耐磨机制及其摩擦学应用研究

TiNi合金是一种新型的性能优异的摩擦学材料,其摩擦学特性主要与相变超弹性有关,快速应变硬化、耐腐蚀及抗疲劳等特性也对合金的耐磨性能有很大帮助.本研究从相变超弹性产生机制、产生条件及影响因素等方面揭示了其优异摩擦学特性的原因,介绍了提高和充分发挥相变超弹性的措施,回顾了超弹TiNi合金在摩擦学方面的应用研究进展,提出了若干发展方向及亟待解决的问题.