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滑动摩擦中真实接触面积变化规律的研究

机械设计与制造工程 2017年第5期46卷 106-109页

作者：郭利汤瑞清曾强四川文理学院智能制造学院四川达州635000

基于现有的分形模型,通过引入界面剪切强度建立了二维分形粗糙面间的滑动摩擦模型,对不同界面剪切强度和滑动速度下真实接触面积的变化进行了分析研究。结果表明,真实接触面积的波动幅值随着界面剪切强度和滑动速度的增加而加大。

关键词：滑动摩擦接触面积界面剪切强度双粗糙面

一种滑动摩擦弹性非相似接触问题直接求解方法研究

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上海航天 2017年第3期34卷 66-72页

作者：陈汀陈重华吴远波上海卫星工程研究所上海201109

针对传统方法在求解滑动摩擦条件下弹性非相似接触问题时存在多项式积分过多的问题,提出了一种直接求解方法。建立了弹性非相似体接触问题的模型,用修正的高斯-雅可比积分公式求解奇异积分方程,可求得接触表面上的接触应力和与疲劳相关... 详细信息

针对传统方法在求解滑动摩擦条件下弹性非相似接触问题时存在多项式积分过多的问题,提出了一种直接求解方法。建立了弹性非相似体接触问题的模型,用修正的高斯-雅可比积分公式求解奇异积分方程,可求得接触表面上的接触应力和与疲劳相关的平面应力。因计算中不含积分过程,所提方法能更有效、更直接地求解滑动摩擦条件下弹性非相似接触问题,且计算过程可用于其他类型的接触问题。用一个算例,通过与精确解的比较验证了方法的有效性。计算了圆柱型压头与弹性半平面在滑动摩擦条件下的接触应力分布实例,分析了摩擦因数对接触表面应力分布的影响规律,探讨了接触表面产生裂纹的可能原因。结果发现:接触面的摩擦效应导致接触区质心向接触区尾翼偏移,偏移量随摩擦因数增大而变大,这会产生偏移力矩,而法向接触力与接触区长度近似呈抛物线型的变化关系。研究对设计实际工程中具抗疲劳性能的零部件有理论价值和指导意义。

关键词：接触刚度非相似接触问题滑动摩擦接触应力平面应力多项式积分修正的高斯-雅可比积分公式圆柱型压头

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轮轨材料滑动摩擦磨损试验

河南科技大学学报（自然科学版） 2018年第6期39卷 30-34页

作者：巩友飞王良璧兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学铁道车辆热工教育部重点实验室甘肃兰州730070

以车轮钢CL60和钢轨钢U71Mn为研究对象,使用销-盘式摩擦磨损试验机,通过轮轨摩擦副的滑动摩擦磨损试验,进行了不同金相组织、滑动速度和接触应力下轮轨材料的滑动磨损研究。研究结果表明:在不同滑动速度和接触应力下,轮轨磨损率随金相... 详细信息

以车轮钢CL60和钢轨钢U71Mn为研究对象,使用销-盘式摩擦磨损试验机,通过轮轨摩擦副的滑动摩擦磨损试验,进行了不同金相组织、滑动速度和接触应力下轮轨材料的滑动磨损研究。研究结果表明:在不同滑动速度和接触应力下,轮轨磨损率随金相组织变化趋势基本一致。对于单一金相组织摩擦副,相同组织摩擦副的磨损率小于相异组织摩擦副的磨损率。马氏体组织可以降低轮轨磨损率,珠光体组织会增大轮轨磨损率。随着滑动速度或接触应力的增大,轮轨磨损率逐渐减小并趋于稳定。

关键词：轮轨材料滑动摩擦金相组织滑动速度接触应力磨损

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硅基微器件的表面处理及滑动摩擦性能研究

硅基微器件的表面处理及滑动摩擦性能研究

作者：张海聪中国矿业大学

学位级别：硕士

随着微型机械的发展,微器件的尺寸不断缩小,由尺寸效应引起的表面接触、粘合、摩擦及磨损等问题比传统机械更加突出,同时微机电系统高速滑动产生的摩擦力也加剧了微器件的摩擦磨损,缩短了微器件寿命,阻碍了微机电系统的发展。为此,本文... 详细信息

随着微型机械的发展,微器件的尺寸不断缩小,由尺寸效应引起的表面接触、粘合、摩擦及磨损等问题比传统机械更加突出,同时微机电系统高速滑动产生的摩擦力也加剧了微器件的摩擦磨损,缩短了微器件寿命,阻碍了微机电系统的发展。为此,本文在对硅基微器件的表面处理的基础上,借助搭建的微摩擦磨损性能测试装置,对硅基微器件的滑动摩擦性能进行了研究。采用深反应离子刻蚀（DRIE）和激光刻蚀技术设计并加工了表面抛光、表面条纹和表面波纹三种硅基微器件,同时采用共吸附法在三种硅基微器件表面制备了WD-10-APS混合自组装膜。利用改进后的微摩擦磨损性能测试装置分别对三种纹理表面硅基微器件进行了干摩擦磨损试验、液体润滑摩擦磨损试验和混合自组装膜摩擦磨损试验,测得了滑动摩擦过程中的摩擦系数,并利用原子力显微镜、扫描电子显微镜、光学显微镜对微器件磨损前后的表面形貌进行了表征分析。此外,利用Materials Studio软件对混合自组装膜的结合过程及能量、温度变化进行了分子动力学模拟,利用Fluent软件对三种硅基微器件进行了CFD流体润滑状态仿真分析,计算了流体润滑阶段三种微器件表面的承载压力。干摩擦磨损试验和表征结果表明,三种硅基微器件的滑动摩擦系数相差很小,条纹表面和波纹表面微器件的摩擦系数略小于抛光表面微器件,但其纹理边缘部分磨损崩裂现象比抛光表面微器件严重。添加润滑剂的微摩擦磨损试验表明,边界润滑阶段和混合润滑阶段,相同载荷和滑动速度时,纹理表面硅基微器件的摩擦系数小于抛光表面硅基微器件,且波纹表面减摩效果好于条纹表面,CFD仿真验证了流体润滑阶段纹理表面比抛光表面具有更高的承载压力,扫描电子显微镜表征显示纹理表面的磨损程度明显比抛光表面的磨损程度轻。覆膜纹理表面微器件的摩擦磨损试验结果表明,相同纹理表面微器件覆膜后的摩擦系数明显小于未覆膜时的摩擦系数,分子动力学模拟表明覆膜后微器件表面具有较低且稳定的能量,原子力显微镜表征显示所覆混合自组装膜表面分子分布均匀,表面粗糙度小,磨损后表面出现犁沟现象且粗糙度明显变大。论文研究结果表明,合适的纹理表面、混合自组装膜和低粘度液体润滑剂均可改善硅基微器件的滑动摩擦性能,减少磨损失效,提高微器件的寿命。

关键词：微器件滑动摩擦纹理表面自组装膜液体润滑

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等温淬火球铁滑动摩擦磨损实验研究

铸造技术 2017年第5期38卷 1011-1014页

作者：高辉武龚文邦黄彪景修润徐航武汉纺织大学机械工程与自动化学院湖北武汉430073

将不同牌号的等温淬火球铁(Austempered Ductile Iron,ADI)材料和40Cr钢分别与GCr15钢匹配,利用MMW-5摩擦磨损实验机进行滑动摩擦磨损性能的研究。结果表明:ADI材料与GCr15材料匹配时的摩擦系数明显小于40Cr钢与GCr15钢匹配时的摩擦系数... 详细信息

将不同牌号的等温淬火球铁(Austempered Ductile Iron,ADI)材料和40Cr钢分别与GCr15钢匹配,利用MMW-5摩擦磨损实验机进行滑动摩擦磨损性能的研究。结果表明:ADI材料与GCr15材料匹配时的摩擦系数明显小于40Cr钢与GCr15钢匹配时的摩擦系数;当等温淬火温度在280~340℃时,等温淬火温度越高,其硬度越低,ADI初始硬度小的易磨损,但在磨损过程中硬度的增加量上升很快。

关键词：等温淬火球铁滑动摩擦摩擦系数磨损

金属晶体滑动摩擦因数影响因素的微观数值分析

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润滑与密封 2013年第12期38卷 57-61,75页

作者：肖乾杨文斌黄碧坤徐红霞李清华华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013

利用独立振子模型能量耗散机制和金属晶体的体积效应建立由基体(铁晶体)和对偶(铁晶体)组成的光滑接触平面干摩擦模型,以分子动力学模拟为研究方法,采用EAM势(嵌入势)计算摩擦模型的系统势能变化,并根据势能变化与摩擦力的关系模型,得... 详细信息

利用独立振子模型能量耗散机制和金属晶体的体积效应建立由基体(铁晶体)和对偶(铁晶体)组成的光滑接触平面干摩擦模型,以分子动力学模拟为研究方法,采用EAM势(嵌入势)计算摩擦模型的系统势能变化,并根据势能变化与摩擦力的关系模型,得到不同条件下摩擦力的变化情况,根据宏观状态下滑动摩擦因数计算公式,得到对应条件下的摩擦因数。通过分子动力学模拟研究发现,随着法向载荷、滑行速度的增大,环境温度的升高,摩擦因数均减小。

关键词：分子动力学金属晶体滑动摩擦摩擦因数

制备工艺对C／C-SiC复合材料滑动摩擦特性的影响

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中国有色金属学报 2008年第11期18卷 2008-2013页

作者：葛毅成易茂中彭可杨芸芸 f中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

分别采用熔渗硅(MSI)、前驱体裂解(PIP)技术制备4种C/C-SiC复合材料。在M2000型实验机上测试材料的摩擦磨损特性。结果表明:采用MSI制备的2种C/C-SiC摩擦因数高、不稳定,摩擦因数在0.404～0.906之间波动;随载荷增加,MSI-SiC质量分数为40... 详细信息

分别采用熔渗硅(MSI)、前驱体裂解(PIP)技术制备4种C/C-SiC复合材料。在M2000型实验机上测试材料的摩擦磨损特性。结果表明:采用MSI制备的2种C/C-SiC摩擦因数高、不稳定,摩擦因数在0.404～0.906之间波动;随载荷增加,MSI-SiC质量分数为40.9%的材料B的摩擦因数变化幅度低于SiC质量分数18.9%的材料A的摩擦因数,但其随时间延长的波动幅度大;随时间延长和载荷增加,采用PIP制备的2种C/C-SiC材料的摩擦因数变化小,在0.08～0.14之间波动;其中,随载荷增加,PIP-SiC质量分数为18.0%的材料C的摩擦因数波动幅度稍大于SiC质量分数为6.0%的材料D的。EDAX分析表明:材料A的部分磨损表面未发现碳元素;而材料C磨损表面的碳硅摩尔比大于1,使其有足够的炭形成自润滑膜,从而降低材料的摩擦因数。SEM形貌表明:MSI技术制备的材料摩擦表面粗糙,未形成完整的摩擦膜,而采用PIP技术制备的材料摩擦表面较完整且致密。

关键词： C/C—SiC复合材料制备工艺滑动摩擦摩擦特性

粗糙陶瓷涂层与刚性平面滑动摩擦过程的数值模拟

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材料保护 2013年第8期46卷 36-39页

作者：韩传军张杰西南石油大学机电工程学院四川成都610500

陶瓷涂层在滑动接触过程中的温升对零部件的接触和力学性能有重要的影响。应用有限元法,建立了含多粗糙峰陶瓷涂层与刚性平面的滑动接触模型,并通过热机耦合计算对滑动摩擦过程进行了数值模拟,分析了滑动过程中陶瓷涂层、粘结层和基体... 详细信息

陶瓷涂层在滑动接触过程中的温升对零部件的接触和力学性能有重要的影响。应用有限元法,建立了含多粗糙峰陶瓷涂层与刚性平面的滑动接触模型,并通过热机耦合计算对滑动摩擦过程进行了数值模拟,分析了滑动过程中陶瓷涂层、粘结层和基体的温度及应力分布规律,研究了相对滑动速度、初始压入量、摩擦系数和涂层厚度对各部分的温升、等效应力和接触应力的影响。结果表明:陶瓷涂层的最高温度出现在粗糙峰的滑动接触面上,其高温区也集中在粗糙峰部分;与静态接触相比,滑动接触改变了各部分内部应力的分布;粘结层和基体的最大等效应力和最高温度随着运动速度和摩擦系数的增大而升高,随涂层厚度的增加而降低;粘结层和基体在滑移前后的最大等效应力及最高温度均与压入量近似成线性关系。

关键词：滑动摩擦数值模拟陶瓷涂层热机耦合应力温度有限元法

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基于滑动摩擦的摩擦副表面织构优化分析

四川大学学报（工程科学版） 2013年第S1期45卷 183-188页

作者：丁行武王家序郭胤杨荣松周广武四川大学制造科学与工程学院四川成都610065 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

利用数值计算方法对织构化滑动摩擦副表面的动压润滑模型进行了求解,从理论上分析了表面织构不同截面类型和表面形状对摩擦副的润滑特性的影响,获得了特定工况下的最优织构参数和织构类型。结果表明:表面织构的不同截面类型和表面形状... 详细信息

利用数值计算方法对织构化滑动摩擦副表面的动压润滑模型进行了求解,从理论上分析了表面织构不同截面类型和表面形状对摩擦副的润滑特性的影响,获得了特定工况下的最优织构参数和织构类型。结果表明:表面织构的不同截面类型和表面形状对摩擦副的摩擦系数和承载力有着非常大的影响;各类截面圆形凹坑都存在一个最优织构半径使得摩擦副摩擦系数最低;凹坑底面适当倾斜能够提高织构区域的承载能力和降低摩擦系数;各类典型表面形状中,底边靠近入口的倒三角形获得了最优的润滑性能;将凹坑底面合理倾斜与优化表面形状相结合可使得承载力得到大大提升。

关键词：表面织构动压润滑滑动摩擦结构优化