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石墨干膜润滑剂在碳钢表面摩擦磨损性能试验研究

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润滑与密封 2022年第9期47卷 125-131页

作者：刘静香孟凡净河南工学院机械工程学院河南新乡453003

传统油或脂润滑剂在极端工况环境下无法满足碳钢类零件的减摩要求,采用干膜润滑剂是提高极端工况环境下碳钢表面摩擦磨损性能的可行性方法。采用超声波分散方法制备以石墨粉末为基体的干膜润滑剂,使用压力喷涂技术使其沉积在碳钢试件表... 详细信息

传统油或脂润滑剂在极端工况环境下无法满足碳钢类零件的减摩要求,采用干膜润滑剂是提高极端工况环境下碳钢表面摩擦磨损性能的可行性方法。采用超声波分散方法制备以石墨粉末为基体的干膜润滑剂,使用压力喷涂技术使其沉积在碳钢试件表面,在端面摩擦试验仪中开展干摩擦和石墨干膜润滑剂润滑下摩擦磨损性能对比性试验研究。试验结果表明:石墨干膜润滑剂在碳钢表面的沉积效果较好,沉积的石墨干膜润滑剂具有较好的润滑性能,可以有效地保护碳钢表面不被过度磨损;喷涂石墨干膜润滑剂的碳钢试件的工作寿命随着压力载荷和主轴转速的增大而缩短,负载和滑动速度的联合作用会加速涂层向稳定方向的过渡;磨损过程中形成的微观润滑剂颗粒会形成颗粒流润滑,适当添加石墨颗粒粉末可能会延长润滑剂正常发挥减摩作用的时间。制备的石墨干膜润滑剂为碳钢在极端工况环境下的减摩提供了支持。

关键词：干膜润滑剂碳钢试件摩擦磨损性能石墨超声波分散

密集剪切颗粒流中速度波动和自扩散特性的离散元模拟

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物理学报 2014年第13期63卷 254-262页

作者：孟凡净刘焜合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

分析了平行板间密集剪切颗粒流的平均速度、速度波动、区域划分和自扩散特性.为了分析以上问题,建立了平均固体体积分数为0.80剪切平行板间密集颗粒流的离散元物理模型.研究结果表明:间隙间颗粒的平均速度从上到下逐渐增大,波动速度恰... 详细信息

分析了平行板间密集剪切颗粒流的平均速度、速度波动、区域划分和自扩散特性.为了分析以上问题,建立了平均固体体积分数为0.80剪切平行板间密集颗粒流的离散元物理模型.研究结果表明:间隙间颗粒的平均速度从上到下逐渐增大,波动速度恰好相反;纵向的平均速度、波动速度较小,这一点稀疏剪切颗粒流正相反;根据剪切率和平均速度大小把间隙间纵向区域依次划分为类固体、振荡和类流体区域,并得出了波动速度对剪切率的依赖关系;间隙间颗粒的自扩散主要集中在横向,而稀疏剪切颗粒流在纵向的自扩散同样较突出.通过对流变和扩散特性的模拟分析,直观地反映了颗粒的微观流变特性,有益于密集剪切颗粒流的流变机理的研究.

关键词：密集颗粒流离散元流变自扩散

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颗粒流润滑系统力传输行为的试验研究

摩擦学学报 2018年第6期38卷 645-651页

作者：孟凡净刘焜河南工学院机电工程系河南新乡453003 合肥工业大学摩擦学研究所安徽合肥230009

为了研究颗粒流润滑状态下的力传输行为,设计了一个剪切平行板间颗粒流润滑的试验装置.利用该试验装置,研究了颗粒材料、颗粒尺寸、剪切速度和颗粒湿度对颗粒流润滑状态下力传输行为的影响.此外,试验结果主要考虑了测量得到的法向力和... 详细信息

为了研究颗粒流润滑状态下的力传输行为,设计了一个剪切平行板间颗粒流润滑的试验装置.利用该试验装置,研究了颗粒材料、颗粒尺寸、剪切速度和颗粒湿度对颗粒流润滑状态下力传输行为的影响.此外,试验结果主要考虑了测量得到的法向力和切向力,这些力是从下摩擦副通过颗粒润滑介质传递到上摩擦副的.研究结果表明,测量得到的法向力和切向力随着剪切速度和颗粒湿度的增大而减小,随着颗粒尺寸的增大而增大.颗粒流润滑比干摩擦具有较好的润滑效果,比油润滑具有更好的承载性能.颗粒流润滑状态下的力传输路径主要决定于颗粒润滑介质之间的力链.试验结果揭示了颗粒流润滑时的力传递机制并可以为颗粒流润滑的工业应用提供指导.

关键词：颗粒流润滑力传输行为力链法向力切向力

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注塑成型喷射现象的实验及数值研究

西安交通大学学报 2019年第9期53卷 88-95页

作者：花少震孟凡净河南工学院机械工程学院

为探索注塑成型充填过程中触发熔体喷射现象的关键性因素,分别采用实验方法和数值模拟技术,研究了在高注射速率下熔体温度和注射速率对喷射的影响以及熔体喷射后的形态演化。通过短射实验研究了不同加工工艺条件下熔体喷射后的流动形态... 详细信息

为探索注塑成型充填过程中触发熔体喷射现象的关键性因素,分别采用实验方法和数值模拟技术,研究了在高注射速率下熔体温度和注射速率对喷射的影响以及熔体喷射后的形态演化。通过短射实验研究了不同加工工艺条件下熔体喷射后的流动形态,发现熔体喷射后的形态演化具有较强的不稳定性,短射后制品所呈现的蛇形流形态具有较差的可重复性。采用数值模拟手段,分别再现了短射实验中具有稳定蛇形流形态和非稳定蛇形流形态的喷射演化过程,发现熔体温度越高,蛇形流的折叠次数就越多。基于熔体喷射后的形态演化特征,分析出熔体喷射后会经历柱状喷射阶段、屈曲流演化阶段、简单充填模式阶段共3个发展阶段,且熔体只要发生柱状喷射,就具有相同的流动形态。通过分析柱状喷射阶段熔体的剪切速率、黏度、速度和压力的变化情况可以发现:熔体的剪切速率非常小;在柱状喷射前期,熔体黏度比曲线呈平台状;熔体的速度保持恒定;熔体喷射不属于压力驱动流,可近似认为是牛顿流体。研究结果表明,触发喷射的关键性因素是熔体流动过程中缺乏内摩擦,使得熔体的黏性作用非常小,此时熔体流动由惯性驱动,熔体喷射为惯性驱动流。

关键词：注塑成型喷射现象蛇形流剪切速率内摩擦

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近距离不规则采空区下综放煤巷分区控制研究

煤矿安全 2023年第2期54卷 113-120页

作者：刘华博孟凡净花少震王浩河南工学院机械工程学院河南新乡453003 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

为了解决近距离煤层巷道围岩大变形破坏的控制难题,以小峪煤矿不规则采空区下近距离厚煤层综放煤巷为工程背景,将试验巷道划分为普通段、采空区下及残留煤柱下等多个区域,通过地质雷达探测、钻孔窥视、理论计算、数值模拟等方法对比分... 详细信息

为了解决近距离煤层巷道围岩大变形破坏的控制难题,以小峪煤矿不规则采空区下近距离厚煤层综放煤巷为工程背景,将试验巷道划分为普通段、采空区下及残留煤柱下等多个区域,通过地质雷达探测、钻孔窥视、理论计算、数值模拟等方法对比分析了不同区域煤巷围岩变形破坏特征。结果表明:近距离不规则采空区下综放煤巷围岩塑化破坏范围为2.15 m;工作面超前剧烈采动影响距离为26 m;综放煤巷回采帮松动范围大于实体煤帮0.5 m。基于此,提出了普通区煤巷常规支护及采空区下与残留煤柱下煤巷槽钢锚索加强支护的分区联合控制技术,工程实践表明分区组合支护技术显著控制了围岩大变形,保障了综放工作面的安全回采。

关键词：近距离厚煤层不规则采空区非对称破坏残留煤柱分区联合控制

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颗粒流润滑力链演变及动力学状态的研究

西安交通大学学报 2017年第9期51卷 106-111,158页

作者：孟凡净刘焜秦涛湖北文理学院机械与汽车工程学院湖北襄阳441053 合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

为了研究颗粒流润滑状态下的力链演变及动力学状态,基于非连续介质力学的离散单元法理论建立了剪切平行板间颗粒流润滑的分析模型,并利用该分析模型研究了颗粒流润滑的接触力分布规律、力链网络的演变规律及动力学状态、力链的分布及对... 详细信息

为了研究颗粒流润滑状态下的力链演变及动力学状态,基于非连续介质力学的离散单元法理论建立了剪切平行板间颗粒流润滑的分析模型,并利用该分析模型研究了颗粒流润滑的接触力分布规律、力链网络的演变规律及动力学状态、力链的分布及对颗粒流润滑系统的影响。数值分析结果表明,颗粒润滑介质间的法向接触力、切向接触力和接触力分布均按幂函数规律变化,颗粒流润滑系统的承载和动力学特性主要受法向接触力的影响;颗粒润滑介质的动力学状态可以转变为阻塞态、准静态流、慢速流和快速流4种状态,在4种不同的动力学状态下,总力链的大小在阻塞态、准静态流和慢速流时较大,而在快速流时则较小;在颗粒润滑介质的动力学状态从快速流转变为慢速流和准静态流时,弱力链的数目明显减少,超强力链和强力链的数目明显增加,与此同时,颗粒润滑介质的流动速度和力链解构与重构的速度则明显减缓。

关键词：颗粒流润滑力链演变动力学接触力离散单元法

表面摩擦因数对颗粒螺旋输送动力学特性的影响

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机床与液压 2022年第14期50卷 136-140页

作者：许志洋孟凡净丁昊昊铜陵职业技术学院机械工程系安徽铜陵244061 河南工学院机械工程学院河南新乡453003 西南交通大学机械工程学院四川成都610031

为研究螺旋输送机工作表面摩擦因数对颗粒输送动力学特性的影响,采用离散单元法建立了螺旋输送机的三维离散元数值模型,分析不同表面摩擦因数下颗粒输运速度、作用力矩和作用能量。研究结果表明:随着表面摩擦因数增加,颗粒平均速度变化... 详细信息

为研究螺旋输送机工作表面摩擦因数对颗粒输送动力学特性的影响,采用离散单元法建立了螺旋输送机的三维离散元数值模型,分析不同表面摩擦因数下颗粒输运速度、作用力矩和作用能量。研究结果表明:随着表面摩擦因数增加,颗粒平均速度变化不大,但速度波动呈先增大后稳定趋势;随着表面摩擦因数增加,作用在内圆柱面和螺旋面上的力矩和能量均呈现增大趋势,力矩和能量的波动更加剧烈;作用在螺旋面上的力矩和能量要远大于作用在内圆柱面上的力矩和能量。合理降低螺旋面的表面摩擦因数可减小输运振动,提高螺旋输送机输运效率。

关键词：螺旋输送机表面摩擦因数动力学特性

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煤柱应力下近距离煤层下位巷道稳定性研究

中国测试 2023年第9期49卷 154-160页

作者：刘华博王冰洋孟凡净花少震王浩河南工学院机械工程学院河南新乡453003 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

为研究近距离煤层群开采过程中下位煤层巷道稳定性,以山西某煤矿为工程背景,基于弹性力学理论,建立近距离煤层区段煤柱力学模型,采用主应力差作为巷道稳定性判据,并利用数学计算软件将主应力差分布图像化。研究结果表明:1)工作面埋深影... 详细信息

为研究近距离煤层群开采过程中下位煤层巷道稳定性,以山西某煤矿为工程背景,基于弹性力学理论,建立近距离煤层区段煤柱力学模型,采用主应力差作为巷道稳定性判据,并利用数学计算软件将主应力差分布图像化。研究结果表明:1)工作面埋深影响底板应力环境,埋深越大,围岩主应力差越大,巷道稳定性越低;2)巷道稳定性在不同应力集中系数条件下存在显著差异,通过一定手段适当降低应力集中系数,使顶板和两帮均处在“右螺旋”中心线附近,能够有效提高巷道稳定性;3)上位工作面长度从120 m增加至220 m,顶板、左帮和右帮主应力差分别降低约44%,50%,56%,适当增加上位煤层工作面长度可有效提高巷道稳定性。上位工作面长度变化使底板“螺旋”产生运移是影响下位巷道主应力差变化的关键原因。研究结果可为近距离煤层下位巷道稳定性分析提供参考价值。

关键词：采矿工程弹性力学主应力差巷道采动应力

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颗粒流润滑剪切膨胀的力学机制研究

工程力学 2018年第8期35卷 236-244页

作者：孟凡净刘焜吴华伟河南工学院机电工程系新乡453003 湖北文理学院纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室襄阳441053 合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

颗粒流润滑是可用于苛刻环境下的新型润滑方法,颗粒流的剪切膨胀特性是全面建立颗粒流润滑理论亟需解决的关键问题。该文基于离散单元法建立了颗粒流润滑的分析模型,研究了润滑启动阶段剪切膨胀现象的变化规律,剪切膨胀的速度适应机制... 详细信息

颗粒流润滑是可用于苛刻环境下的新型润滑方法,颗粒流的剪切膨胀特性是全面建立颗粒流润滑理论亟需解决的关键问题。该文基于离散单元法建立了颗粒流润滑的分析模型,研究了润滑启动阶段剪切膨胀现象的变化规律,剪切膨胀的速度适应机制和压力适应机制,并在总结剪切速度和压力载荷对剪切膨胀影响的基础上分析得出了剪切膨胀现象的力学机制。研究结果表明:润滑启动阶段,颗粒润滑系统的剪胀率随时步的变化服从二次多项式规律;颗粒润滑系统的剪切膨胀幅度随剪切速度,压力载荷的增大均呈现逐步递减的变化趋势;颗粒润滑系统的剪切膨胀特性与颗粒润滑介质间细观力链的波动密切相关,当细观力链的波动幅度变大时,颗粒润滑系统剪切膨胀的变化幅度亦增大,反之则减小。颗粒润滑介质间的接触力分布按幂函数规律变化,且颗粒润滑介质间力链的强度随着剪胀率绝对值的增大而变强。

关键词：颗粒流润滑剪切膨胀离散单元法细观力链力学机制