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接触共振频率与摩擦噪声频率之间关系的试验研究

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摩擦学学报 2014年第3期34卷 278-284页

作者：王冀军陈光雄西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所四川成都610031

在金属往复滑动试验机上用2种尺寸不同和结构略有差别的球-平面摩擦副系统,对接触共振与摩擦噪声的相关性进行了试验研究.结果表明:摩擦系统的接触共振频率非常接近于摩擦噪声频率,两者相对误差不大于2%~5%.对发生尖叫噪声的磨痕形貌进... 详细信息

在金属往复滑动试验机上用2种尺寸不同和结构略有差别的球-平面摩擦副系统,对接触共振与摩擦噪声的相关性进行了试验研究.结果表明:摩擦系统的接触共振频率非常接近于摩擦噪声频率,两者相对误差不大于2%~5%.对发生尖叫噪声的磨痕形貌进行SEM扫描电镜分析发现:摩擦噪声的发生与摩擦过程中微凸体之间的锤击相互作用有着密切的联系,通过接触共振试验可以辨识实际滑动摩擦系统中最容易发生摩擦噪声的模态频率.

关键词：摩擦振动尖叫噪声接触共振传递函数

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车辆通过道岔时转向架结构系统振动特性研究

工程力学 2007年第1期24卷 178-185页

作者：金新灿孙守光陈光雄北京交通大学机电学院北京100044 西南交通大学机械工程学院成都610031

建立了考虑线路弹性及把转向架构架视为柔体的高速车辆/线路系统通过道岔运行的三种通用模型。仿真分析了各模型轮对运动状况和作用于弹性构架上的动载荷,将动载荷通过后处理程序转化为适用于FE程序的载荷,借助于ANSYS软件分析了整个构... 详细信息

建立了考虑线路弹性及把转向架构架视为柔体的高速车辆/线路系统通过道岔运行的三种通用模型。仿真分析了各模型轮对运动状况和作用于弹性构架上的动载荷,将动载荷通过后处理程序转化为适用于FE程序的载荷,借助于ANSYS软件分析了整个构架的应力分布和最大应力位置及应力时间历程变化。在此基础上,分析对比了三种模型的仿真结果并与构架线路动应力试验结果进行了对比,研究了动应力振幅的频谱结果。研究表明不考虑线路的弹性可能造成仿真计算结果偏大,但弹性线路模型亦不宜考虑的过于复杂化;此外,在通过道岔的岔尖时,转向架构架动态应力的振荡频率主要集中在5Hz～17Hz间,且构架动应力的振荡频率由于存在线路弹性而扩宽了其频带。

关键词：车辆工程转向架结构振动动应力道岔弹性体铁道线路

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陶瓷髋关节异响的研究进展和展望

摩擦学学报 2011年第3期31卷 311-316页

作者：范娜陈光雄钱林茂西南交通大学摩擦学研究所四川成都610031

分别从假体外科植入因素、假体设计因素和假体的摩擦振动因素3个方面,评述了近10年来国内外学者在陶瓷髋关节异响的产生机理及其影响因素等方面所做的研究工作和取得的进展.目前,在关节异响研究领域的主要进展是认识到髋关节植入假体的... 详细信息

分别从假体外科植入因素、假体设计因素和假体的摩擦振动因素3个方面,评述了近10年来国内外学者在陶瓷髋关节异响的产生机理及其影响因素等方面所做的研究工作和取得的进展.目前,在关节异响研究领域的主要进展是认识到髋关节植入假体的磨损和假体设计的缺陷会导致关节异响,但这些认识不能完全解释关节异响的物理现象.此外,一些学者已经注意到假体摩擦自激振动可能是关节异响的发生机理,但研究工作才刚起步.关节异响的发生机理尚不明确,许多问题还有待深入研究.为了更好地探究关节异响的发生机理,建议从摩擦自激振动与髋关节体内动力学交叉的角度来研究和分析关节异响.

关键词：陶瓷全髋置换关节异响摩擦振动

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轴盘制动对高速列车车轮多边形磨耗的影响

表面技术 2022年第3期51卷 43-50页

作者：康熙陈光雄朱琪董丙杰西南交通大学机械工程学院成都610031 摩擦学研究所成都610031

目的研究高速列车轴盘制动引起车轮多边形磨耗的形成机理,并提出相应的抑制措施。方法基于摩擦自激振动引起车轮多边形磨耗的观点,建立高速列车拖车轮对-轴盘制动-轨道系统的有限元模型。采用复特征值法,分析制动工况下制动盘和制动... 详细信息

目的研究高速列车轴盘制动引起车轮多边形磨耗的形成机理,并提出相应的抑制措施。方法基于摩擦自激振动引起车轮多边形磨耗的观点,建立高速列车拖车轮对-轴盘制动-轨道系统的有限元模型。采用复特征值法,分析制动工况下制动盘和制动片摩擦激励的振动。根据等效阻尼比判断摩擦自激振动的不稳定性,等效阻尼比越小,则不稳定振动发生趋势越强。当等效阻尼比小于–0.001时,不稳定振动的振幅会克服系统阻尼逐渐增大。为了考虑模型中非线性因素的影响,采用瞬时动态仿真,获得制动时轮轨间的法向接触力,通过功率谱密度分析,获得轮轨振动主频。此外,分析轴盘制动系统安装位置和3种类型的制动片对车轮多边形磨耗的影响。结果轴盘制动系统摩擦制动容易激励出637 Hz左右的不稳定振动,由于复特征值分析与瞬时动态分析求解方法不同,因此该不稳定振动频率的计算结果存在6%左右的相对误差。轴盘制动系统的安装位置对于不稳定振动的发生趋势具有重要影响,考虑到轴盘制动系统实际安装空间,当制动压力角为–10°-10°时,637Hz左右的振动对应的等效阻尼比随压力角的增大而减小。采用多个蜂窝状制动单元组成的制动片,在制动时可引起602 Hz左右的不稳定振动。当制动片表面存在复合沟槽结构时,在550-650 Hz内,没有等效阻尼比小于–0.001的不稳定振动。结论当高速列车运行速度为300 km/h时,轴盘摩擦制动引起的637 Hz左右的不稳定振动可通过轮对传导至轮轨系统中,引起轮轨摩擦功周期性波动,从而导致拖车车轮发生22-23阶多边形磨耗。在满足制动系统安装要求的条件下,适当增大压力角,可减轻由轴盘制动引起的车轮多边形磨耗。采用多个蜂窝状制动单元组成的制动片,容易导致拖车车轮发生20-21阶多边形磨耗。在制动片表面添加复合沟槽结构,可抑制由轴盘制动引起的19-23阶车轮多边形磨耗。

关键词：轴盘制动系统车轮多边形磨耗摩擦自激振动数值仿真高速列车表面沟槽

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纤维增强合成闸片摩擦磨损特性的试验研究

摩擦学学报 2006年第6期26卷 590-594页

作者：梁爽陈光雄戴焕云曾京西南交通大学摩擦学研究所牵引动力国家重点实验室四川成都610031

采用MM-1000型摩擦磨损试验机进行了纤维增强合成闸片和HZ408合成闸片与H300制动盘材料配副的制动摩擦试验,记录了制动过程中摩擦系数、磨损量与制动盘温度的变化情况,采用三维激光共焦扫描显微镜(CLSM)分析了磨损表面形貌.结果表明:制... 详细信息

采用MM-1000型摩擦磨损试验机进行了纤维增强合成闸片和HZ408合成闸片与H300制动盘材料配副的制动摩擦试验,记录了制动过程中摩擦系数、磨损量与制动盘温度的变化情况,采用三维激光共焦扫描显微镜(CLSM)分析了磨损表面形貌.结果表明:制动初速度对纤维增强合成闸片的平均摩擦系数影响小于HZ408合成闸片,在高速制动工况下,纤维增强合成闸片的平均摩擦系数大于HZ408,耐磨性略低于HZ408合成闸片;在低速制动工况下,纤维增强合成闸片和HZ408合成闸片所引起的制动盘温升大致相同;在高速制动工况下前者引起的制动盘温升略高.

关键词：盘形制动摩擦系数磨损合成闸片

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锤击脉冲力对摩擦尖叫噪声的激励作用

振动与冲击 2013年第1期32卷 21-24页

作者：金城李刚陈光雄周仲荣西南交通大学摩擦学研究所牵引动力国家重点实验室成都610031

大量的试验发现对摩擦系统施加的锤击脉冲力能够激励出摩擦尖叫噪声。对这种由锤击脉冲力激励出的摩擦尖叫噪声进行时频分析,发现它与摩擦系统自激产生的摩擦尖叫噪声具有相同的时频特性。为了找到锤击脉冲力激励出摩擦尖叫噪声的原因,... 详细信息

大量的试验发现对摩擦系统施加的锤击脉冲力能够激励出摩擦尖叫噪声。对这种由锤击脉冲力激励出的摩擦尖叫噪声进行时频分析,发现它与摩擦系统自激产生的摩擦尖叫噪声具有相同的时频特性。为了找到锤击脉冲力激励出摩擦尖叫噪声的原因,进行了更深入的试验研究,结果表明摩擦尖叫噪声与磨屑有十分密切的关系,同时发现锤击脉冲力会使摩擦系统产生更多磨屑,大量磨屑的突然产生可能是导致锤击脉冲力激励出摩擦尖叫噪声的原因。

关键词：摩擦振动锤击尖叫噪声

天然牙及几种牙科修复材料的摩擦磨损性能比较研究

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摩擦学学报 2001年第3期21卷 172-175页

作者：黎红周仲荣张杰陈光雄西南交通大学摩擦学研究所四川成都610031

在改进的微动摩擦磨损试验台上 ,模拟人体牙齿摩擦副 ,考察了天然牙以及牙科用高分子、金属和陶瓷修复材料与 GCr15钢对摩的摩擦磨损性能 .结果表明 :天然牙的摩擦学性能优良 ;拜尔牙、热固塑料、铜基合金、钛及钛合金是较为理想的牙科... 详细信息

在改进的微动摩擦磨损试验台上 ,模拟人体牙齿摩擦副 ,考察了天然牙以及牙科用高分子、金属和陶瓷修复材料与 GCr15钢对摩的摩擦磨损性能 .结果表明 :天然牙的摩擦学性能优良 ;拜尔牙、热固塑料、铜基合金、钛及钛合金是较为理想的牙科修复材料 ;尤其是钛及钛合金 ,不但生物相容性优异 ,而且与天然牙摩擦学性能匹配 ,是最具有发展前景的牙科修复材料 .

关键词：天然牙牙科修复材料摩擦磨损性能钛合金

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车轮辐板阻尼涂层对钢轨波磨的影响

表面技术 2020年第3期49卷 134-140页

作者：夏晨光陈光雄朱旻昊赵晓男西南交通大学材料科学与工程学院摩擦学研究所成都610031

目的研究车轮辐板涂敷有阻尼性能的涂层对小半径曲线钢轨波磨的影响,并根据试验结果提出减缓或抑制钢轨波磨的建议。方法基于摩擦自激振动导致钢轨波磨机理,利用ABAQUS有限元仿真软件,建立轮对、钢轨、轨枕、车轮辐板涂层有限元模型,模... 详细信息

目的研究车轮辐板涂敷有阻尼性能的涂层对小半径曲线钢轨波磨的影响,并根据试验结果提出减缓或抑制钢轨波磨的建议。方法基于摩擦自激振动导致钢轨波磨机理,利用ABAQUS有限元仿真软件,建立轮对、钢轨、轨枕、车轮辐板涂层有限元模型,模拟曲线半径为300 m的工况,采用ABAQUS中内置的复特征值分析方法,分析轮轨系统在小曲线半径工况下的稳定性。结果在曲线半径为300 m的工况下,轮轨间因存在饱和蠕滑力引起自激振动,于频率f=502.32 Hz时产生不稳定振动,从而引起钢轨波磨。通过在车轮辐板内侧和双侧涂敷有阻尼涂层,可有效增强轮轨系统的稳定性,减缓钢轨波磨的发生趋势。只在车轮辐板外侧添加涂层会增加钢轨波磨的发生概率。车轮辐板双侧和内侧涂层模型中,涂层厚度的增加会提高系统稳定性;外侧涂层模型中,涂层厚度的增加会降低系统的稳定性。涂层的阻尼系数对钢轨波磨有较大影响,提高涂层阻尼系数可有效减缓钢轨波磨发生趋势。结论在地铁小半径曲线上,通过在车轮辐板内侧涂敷有阻尼涂层,可有利于减缓钢轨波磨现象,当涂层阻尼系数增大至1.5e–3时,可有效抑制钢轨波磨。

关键词：阻尼涂层钢轨波磨车轮辐板复特征值有限元摩擦自激振动

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闸瓦几何参数对制动尖叫噪声的影响

表面技术 2021年第6期50卷 206-212页

作者：康熙陈光雄赵晓男朱琪西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所成都610031

目的研究车辆制动时闸瓦摩擦体与车轮踏面间摩擦力诱发的自激振动现象,获得抑制制动尖叫噪声的有效措施。方法建立带踏面制动系统的车辆转向架模型,分别模拟了当闸瓦与车轮间摩擦系数(μ)为0、0.25、0.4时,闸瓦摩擦体与车轮踏面间接触... 详细信息

目的研究车辆制动时闸瓦摩擦体与车轮踏面间摩擦力诱发的自激振动现象,获得抑制制动尖叫噪声的有效措施。方法建立带踏面制动系统的车辆转向架模型,分别模拟了当闸瓦与车轮间摩擦系数(μ)为0、0.25、0.4时,闸瓦摩擦体与车轮踏面间接触力的波动情况。采用踏面基础制动装置有限元模型研究了闸瓦摩擦体宽度、磨耗程度和几何形貌对制动尖叫噪声发生趋势的影响。应用复特征值法对制动系统的稳定性进行分析,获得摩擦自激振动在频域上的分布情况。根据不稳定系数(TOI)判断系统发生尖叫噪声的可能性,TOI值越大,则系统发生尖叫噪声的趋势就越大。结果踏面制动时,闸瓦与车轮间的摩擦力可能引起不稳定振动,导致尖叫噪声。随着闸瓦摩擦体宽度从75 mm增大到90 mm,制动系统的TOI值从4.226减小到2.819。在闸瓦摩擦体磨耗区间内(10~40 mm),相同磨损程度下,采用无缺口闸瓦摩擦体对应的制动系统TOI值均大于采用有缺口闸瓦摩擦体对应的制动系统TOI值。结论在75~90 mm宽度区间内,闸瓦摩擦体宽度越大,制动系统发生尖叫噪声的趋势越小。相比有缺口的闸瓦摩擦体,无缺口的闸瓦摩擦体在制动时更易发生尖叫噪声,选用梯形缺口闸瓦摩擦体的制动系统发生尖叫噪声的可能性最低。

关键词：制动系统尖叫噪声有限元分析模态耦合摩擦