检索结果-南通市图书馆

中国科学（E辑） 2003年第11期33卷 1037-1044页

作者：张向军孟永钢温诗铸清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084

原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)的扫描探针、针尖以及样品组成了一个微观接触、弹性变形、相对运动和摩擦的系统.采用微尺度黏着接触理论的M-D模型,研究了微探针针尖和样品表面的弹性接触和相对运动,探究了扫描过程中能量... 详细信息

原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)的扫描探针、针尖以及样品组成了一个微观接触、弹性变形、相对运动和摩擦的系统.采用微尺度黏着接触理论的M-D模型,研究了微探针针尖和样品表面的弹性接触和相对运动,探究了扫描过程中能量的转换和耗散过程.推导出了无量纲的黏滑数,模拟出了不同黏滑数下的AFM侧向力信号:η微观黏滑现象),但没有能量损耗;η>1时,针尖跳跃滞后加强,黏滑现象明显,并且伴随能量耗散.该无量纲参数揭示了微观黏滑现象产生的机理,统一地表示了探针刚庋、结构参数、黏着接触表面、载荷、样品形貌以及扫描参数的综合作用和影响,并与现有的AFM测试结果吻合良好.最后,提出了从AFM侧向力信号中定量提取摩擦力信号的分析方法.

关键词：原子力显微镜探针微观接触黏滑数微观摩擦接触力学摩擦力

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轮齿微观接触模型的研究动态

机械科学与技术 1996年第6期15卷 847-850页

作者：黄晓琴李润方黄昌华朱启良重庆大学清华大学

针对接触理论的发展，本文论述了关于建立轮齿微观接触模型研究的发展概况，微观接触研究的重要性及其产生的理论和应用背景。

关键词：微观接触表面粗糙度模型齿轮传动

硅片自旋转磨削中基于作用力的微观接触仿真研究

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金刚石与磨料磨具工程 2016年第2期36卷 19-23页

作者：任庆磊魏昕谢小柱胡伟广东工业大学机电工程学院广州510006

采用杯型金刚石砂轮进行硅片自旋转磨削是典型的硅片超精密磨削加工形式。本试验从其磨削过程中抽象出砂轮微单元与硅片的微观接触作为研究对象,建立基于作用力的仿真模型,采用软件LS–DYNA对自旋转磨削微观作用过程进行了模拟,对作用... 详细信息

采用杯型金刚石砂轮进行硅片自旋转磨削是典型的硅片超精密磨削加工形式。本试验从其磨削过程中抽象出砂轮微单元与硅片的微观接触作为研究对象,建立基于作用力的仿真模型,采用软件LS–DYNA对自旋转磨削微观作用过程进行了模拟,对作用过程中硅片与砂轮微单元的应力应变情况进行了有限元分析。结果表明:硅片材料存在相应弹性转塑性和塑性转脆性的临界位移与载荷;在硅片塑性区域切向滑动时可在硅片表面产生塑性沟槽与隆起;砂轮微单元上的磨损可依据其仿真数据作出判断。研究为硅片磨削及砂轮磨损机理研究提供支撑。

关键词：硅片自旋转磨削微观接触砂轮微单元仿真

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基于ANSYS的真实粗糙表面微观接触分析

机械设计与制造 2012年第8期 72-74页

作者：瞿珏王崴肖强明李培林空军工程大学导弹学院三原713800

基于材料弹塑性变形理论,采用激光测量仪测取零件表面微观形貌数据,使用小波对测量数据进行处理,提取不同层次的粗糙度,利用有限元分析软件ANSYS及其APDL工具,建立真实粗糙表面不同尺度上的微观接触参数化有限元模型,仿真分析了粗糙表... 详细信息

基于材料弹塑性变形理论,采用激光测量仪测取零件表面微观形貌数据,使用小波对测量数据进行处理,提取不同层次的粗糙度,利用有限元分析软件ANSYS及其APDL工具,建立真实粗糙表面不同尺度上的微观接触参数化有限元模型,仿真分析了粗糙表面接触的弹塑性变形全过程。提出了基于ANSYS重启动分析、网格重划的多载荷步求解算法,以解决有限元微观接触分析过程中的网格畸变问题。通过通用后处理模块/POST1,提取了有限元分析结果文件中的真实接触面积、接触载荷、接触微凸体个数等接触参数,分析了多种不同粗糙度表面相互接触时接触参数的关系,以及不同尺度的粗糙面对接触参数的影响,为研究结合面的接触机理和连接性能提供了方法。

关键词：微观接触 ANSYS 网格重划真实粗糙表面小波分析

钢轨砂带打磨磨粒微观接触与材料去除理论研究

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钢轨砂带打磨磨粒微观接触与材料去除理论研究

作者：程继发北京交通大学

学位级别：硕士

钢轨打磨能够有效修复钢轨表面各种疲劳接触损伤和缺陷,改善轮轨匹配关系,提高列车运行平稳性和安全性,降低铁路运营成本。与传统钢轨砂轮刚性打磨方式相比,钢轨砂带打磨作为一种新型的打磨技术,依靠接触轮、砂带和钢轨三者之间复杂的... 详细信息

钢轨打磨能够有效修复钢轨表面各种疲劳接触损伤和缺陷,改善轮轨匹配关系,提高列车运行平稳性和安全性,降低铁路运营成本。与传统钢轨砂轮刚性打磨方式相比,钢轨砂带打磨作为一种新型的打磨技术,依靠接触轮、砂带和钢轨三者之间复杂的接触作用实现钢轨表面材料去除。砂带打磨具有“弹性接触”特性,打磨过程中不易对钢轨表面产生伤损。然而,当前研究主要是将砂带和接触轮等效为一体来研究接触轮和钢轨之间的接触作用机理,忽略了砂带表面磨粒的形貌特征,严重制约了该打磨技术的实际工程应用。因此,本文将对钢轨砂带打磨磨粒微观接触和材料去除理论进行深入研究,并通过有限元仿真验证理论模型的正确性和有效性,主要研究内容为:通过基于白光共聚焦原理的三维表面轮廓仪测得砂带表面磨粒分布三维点云数据,根据砂带“静电植砂”工艺特点和国际表面纹理标准对磨粒参数特征进行提取,通过Matlab软件对提取的点云数据进行处理,生成系统能够识别的数据文件(.ibl),再编写与Pro/Engineer的接口程序,在Pro/Engineer中完成真实参数特征的砂带形貌实体建模。根据弹塑性接触理论,建立砂带磨粒与钢轨之间静态接触力平衡方程,确定每个磨粒与钢轨之间的接触作用力和接触状态,获得每个磨粒的打磨压力、磨粒刃端曲率半径、负前角、压入深度等工艺参数与接触区域形状、接触应力分布之间的数学关系。同时,建立ABAQUS有限元软件仿真模型,通过理论与仿真对比分析来验证理论模型的有效性。基于砂带表面磨粒与钢轨表面之间静态作用机制,考虑钢轨砂带打磨实际工况,根据切削理论建立砂带表面磨粒磨削物理力学模型,确定磨粒磨削力,研究随着打磨过程中时间的推移,砂带表面磨粒与钢轨接触区域内应力及磨削深度的动态变化规律,以及打磨压力、磨粒负前角等工艺参数对磨粒与钢轨接触区域内应力及磨削深度的影响规律,从而建立打磨过程中砂带磨粒磨削钢轨的动态接触模型。通过ANSYS/LS-DYNA建立有限元仿真模型,进行仿真验证与分析。根据砂带表面磨粒磨削钢轨的动态接触模型,结合磨粒参数特征尺寸,采取从单颗磨粒到多颗磨粒、双向积分的方法,建立砂带磨削钢轨的材料去除率理论模型,利用理论模型分析各工艺参数对材料去除率的影规律。同时通过钢轨打磨试验台进行实验以验证理论模型。

关键词：钢轨打磨砂带磨粒微观接触有限元仿真

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抛光垫的微观接触行为研究

抛光垫的微观接触行为研究

作者：李治伟大连理工大学

学位级别：硕士

随着集成电路(Integrated Circuit, IC)向着高集成化和高性能化的方向发展,特征尺寸不断减小,晶圆面积逐渐增大,这对IC制造中的平坦化工艺提出了新的挑战。化学机械抛光技术(Chemical Mechanical Polishing, CMP)是IC制造中实现平坦化... 详细信息

随着集成电路(Integrated Circuit, IC)向着高集成化和高性能化的方向发展,特征尺寸不断减小,晶圆面积逐渐增大,这对IC制造中的平坦化工艺提出了新的挑战。化学机械抛光技术(Chemical Mechanical Polishing, CMP)是IC制造中实现平坦化加工的主流技术,利用化学反应和机械摩擦的复合作用对抛光表面进行原子量级的去除,以实现高精度、超光滑表面加工,可兼顾芯片全局和局部的平坦化要求。在CMP系统中,抛光垫表面微观接触行为决定着有效磨粒的数目及其对抛光表面的实际作用,很大程度上影响着CMP工艺的材料去除率和表面质量。本文采用数值模拟方法和实验研究方法,从抛光垫的粗糙形貌、几何结构、材料特性、物理和化学环境等方面入手,对抛光垫的接触特性及其影响进行了研究,为CMP的理论分析和工艺参数优化提供了依据。主要研究工作如下： (1)分析了抛光垫等粗糙薄层弹性体的接触特性,并对粗糙层-基体层串联模型应用于粗糙薄层弹性体接触刚度计算的适用性进行验证。在粗糙度或表面微结构与薄层弹性体在同一量级条件下,对串联模型理论接触刚度计算的误差来源和变化规律进行了分析。 (2)对单级沟槽抛光垫、多级沟槽抛光垫、开孔抛光垫的接触刚度进行了研究,提出了将串联模型应用于沟槽抛光垫刚度计算的新方法,并从大变形角度进行了理论修正。此外,对考虑孔结构的弹性地基模型应用于开孔抛光垫刚度计算的适用性进行了分析。同时,测定了IC1000抛光垫和SUBA IV抛光垫的弹性模量。 (3)建立了可模拟CMP在位工况的真实接触面积观测系统,设计了真实接触面积观测实验台,利用电路与气路的串联控制,实现可控加载、脉动加载和剪力作用条件下抛光垫微观接触行为的观察测量。 (4)实验观察了不同载荷条件下抛光垫表面粗糙峰的接触变化,研究了真实接触面积与接触载荷的关系,探究了干湿条件、不同PH环境以及脉动加载对抛光垫微观接触行为的影响。研究结果表明,真实接触面积随接触载荷呈线性增大;聚氨酯材料会发生水解变软,润湿抛光垫真实接触面积增大,碱性条件下尤为如此;由于聚氨酯材料的粘弹性行为,干湿抛光垫的真实接触面积均随周期性加载次数的增加而增大,湿抛光垫由于粘弹性和水解反应的共同作用表现更为明显。

关键词：化学机械抛光抛光垫微观接触接触刚度真实接触面积

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基于分形理论的导轨结合面微观接触特性研究

基于分形理论的导轨结合面微观接触特性研究

作者：何雨松昆明理工大学

学位级别：硕士

机床导轨结合面的动态特性对整机的动态特性起着重要的影响,同时机械结合面微观尺度动态特性理论是进行复杂机械系统和微细机械系统的动态设计和优化设计的基础和关键,所以需要研究真实粗糙表面间的微观接触特性。目前粗糙表面的表征往... 详细信息

机床导轨结合面的动态特性对整机的动态特性起着重要的影响,同时机械结合面微观尺度动态特性理论是进行复杂机械系统和微细机械系统的动态设计和优化设计的基础和关键,所以需要研究真实粗糙表面间的微观接触特性。目前粗糙表面的表征往往采用传统的基于统计学的定量化描述方法,这种表征结果不具有客观唯一性,在实际运用中有诸多不便。而采用分形理论表征粗糙表面,其表征结果包含多尺度下全部信息,有利于粗糙表面的接触研究。本文提出基于粗糙表面真实测量数据与分形理论模拟粗糙表面形貌两种方法同时建模进行对比分析的方法,并且在建模过程中引入了Geomagic studio逆向建模软件优化了建模过程,最后采用有限元数值仿真对通过两种途径建立的粗糙表面接触模型进行了仿真分析,探讨了两种类型的粗糙表面接触模型在接触分析过程中的异同。本文利用原子力显微镜(AFM)测量三种粗糙度等级(Ra=3.2、Ra=1.6、Ra=0.8)的磨削加工实验试件,获得真实粗糙表面三维形貌数据,利用结构函数法对测量数据进行分析后证明试件表面具有分形特征。根据测量数据相应的分形参数与W-M两向异性粗糙表面分形模拟法结合MATLAB编程生成粗糙表面。分别利用实测粗糙表面数据与分形模拟粗糙表面数据,依次在逆向建模软件Geomagic studio、三维造型软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS中进行曲面建模、实体建模和粗糙表面接触有限元仿真分析。通过对两种类型接触模型的无量纲化仿真结果及其误差的对比分析,验证了分形模拟方法可以有效地表征工程实际粗糙表面的微观形貌,通过该方法模拟生成的粗糙表面在满足一定条件下可以代替工程实际粗糙表面用于接触分析。本文研究成果对建立粗糙表面多尺度接触模型和控制粗糙表面形貌来改善粗糙表面接触性质具有良好的参考价值。

关键词：分形理论粗糙表面逆向建模微观接触有限元仿真

基于微观接触力学的旋塞阀密封面疲劳寿命数值研究

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华东理工大学学报（自然科学版） 2020年第2期46卷 284-292页

作者：陆俊杰吴晨安琦华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 安策阀门(太仓)有限公司江苏太仓215400

以旋塞阀为研究对象,基于旋塞阀紧定螺钉和旋塞阀阀芯的变形协调关系模型,建立接触面受力计算模型。基于微观接触力学,采用自相关函数构建微观粗糙表面,建立了考虑旋塞阀密封面微凸体疲劳损伤及密封接触面疲劳寿命的计算方法。以F-2 ISO... 详细信息

以旋塞阀为研究对象,基于旋塞阀紧定螺钉和旋塞阀阀芯的变形协调关系模型,建立接触面受力计算模型。基于微观接触力学,采用自相关函数构建微观粗糙表面,建立了考虑旋塞阀密封面微凸体疲劳损伤及密封接触面疲劳寿命的计算方法。以F-2 ISO-STANDARD型旋塞阀为研究对象,研究了旋塞阀接触应力随预紧圈数变化时旋塞阀疲劳寿命与拧紧圈数的数值计算关系。研究表明:旋塞阀密封面的寿命随螺钉拧紧圈数增加而减小,且在相同拧紧圈数下随旋塞阀密封面表面粗糙度增加而增加;旋塞阀密封面的寿命随旋塞压紧力增加而减小,且在相同旋塞压紧力下随旋塞阀密封面表面粗糙度增加而减小;旋塞阀密封面疲劳寿命随管内流体压力幅值比增加而增加,随管内流体极限压力幅值增加而减小,随管内流体平均压力增加先增加后减小,并得出相关定量变化曲线。

关键词：旋塞阀微观接触力学分析疲劳寿命数值研究

基于微观蠕滑饱和的地铁线路钢轨波磨发生概率及发展特征

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北京理工大学学报 2024年第5期44卷 458-467页

作者：王志强雷震宇同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

聚焦轮轨接触行为,从微观角度研究了地铁线路上钢轨波磨的发生概率和发展特性.利用车辆−轨道多体动力学数值模型,并结合Modified-Fastsim切向接触算法,提出了蠕滑率饱和临界值用于分析轨面光滑和粗糙条件下不同曲率半径线路上的波磨发... 详细信息

聚焦轮轨接触行为,从微观角度研究了地铁线路上钢轨波磨的发生概率和发展特性.利用车辆−轨道多体动力学数值模型,并结合Modified-Fastsim切向接触算法,提出了蠕滑率饱和临界值用于分析轨面光滑和粗糙条件下不同曲率半径线路上的波磨发生概率.同时,采用Archard模型计算了轮轨接触斑的平均磨耗深度,进而分析了钢轨波磨的演化特征.结果显示,内外侧轮轨接触蠕滑在线路曲线半径小于450 m时均趋近于饱和,说明内外侧钢轨均具有发生波磨的可能性,而当线路曲线半径大于450 m时,钢轨波磨发生概率降低.轨面不平顺的存在能够导致轮轨接触产生反馈振动,从而提高轮轨系统钢轨波磨的发生概率.随着线路曲线半径的增加,轮轨接触斑平均磨耗深度趋于减小,且平均磨耗深度减小速率表现为先增大后降低,说明曲线半径越小,钢轨波磨磨耗程度越大,磨耗速率越快.内外侧(左右侧)接触斑的平均磨耗深度变化相似,外侧接触斑的平均磨耗深度在小半径曲线上略高于内侧,表明内外侧(左右侧)钢轨的磨耗程度和磨耗速率基本相似,但考虑到内外侧轮轨接触几何关系有所差异,外轨倾向于轨侧波磨,内轨则主要为轨顶波磨.

关键词：地铁线路钢轨波磨微观接触蠕滑特性磨耗

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