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不同晶粒的纯铜表面划痕实验研究

上海交通大学学报 2019年第3期53卷 253-259页

作者：茅梦云彭林法来新民上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室上海200240

金属薄板成形过程中由于模具与材料表面粗糙度相近,摩擦中的犁沟效应会对材料表面的变形行为产生重要影响,进而影响薄板材料的成形性能.为此,通过圆锥划伤实验,研究不同圆锥角度下不同晶粒尺寸材料的变形及损伤行为.结果表明:随着圆锥... 详细信息

金属薄板成形过程中由于模具与材料表面粗糙度相近,摩擦中的犁沟效应会对材料表面的变形行为产生重要影响,进而影响薄板材料的成形性能.为此,通过圆锥划伤实验,研究不同圆锥角度下不同晶粒尺寸材料的变形及损伤行为.结果表明:随着圆锥角度的增大,材料内裂纹产生的位置从划痕顶部逐渐转变为划痕中上部,材料的流动方向则从沿圆锥表面向上逐渐转变为向圆锥两侧扩展;晶粒尺寸的增大能够抑制划伤过程中材料内部裂纹的产生,从而减少划痕内的裂纹区域;材料的划伤硬度和划痕前端的材料堆积高度随着晶粒尺寸的增大而减小;材料划伤行为的晶粒尺度效应主要来自于晶粒尺寸对材料流动及断裂性能的影响.研究结果能够加深对金属成形过程中摩擦行为的认识,并对金属成形工艺的参数设计提供理论指导.

关键词：犁沟效应表面划痕晶粒尺寸金属成形

接触压力下CFRP板-钢界面摩擦系数试验研究

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土木工程学报 2023年第6期56卷 100-107页

作者：叶华文王正源周渝叶杨帆刘德军占玉林西南交通大学四川成都610031 嘉兴学院浙江嘉兴314001

CFRP板-钢界面摩擦系数是预应力CFRP锚具锚固性能的关键参数,为增大摩擦系数以提高锚固效率,首先采用抛光处理、化学腐蚀和滚花等得到不同粗糙度的钢夹片表面,然后对CFRP板-钢夹片界面在20~100MPa的接触压应力下的摩擦行为进行静力张拉... 详细信息

CFRP板-钢界面摩擦系数是预应力CFRP锚具锚固性能的关键参数,为增大摩擦系数以提高锚固效率,首先采用抛光处理、化学腐蚀和滚花等得到不同粗糙度的钢夹片表面,然后对CFRP板-钢夹片界面在20~100MPa的接触压应力下的摩擦行为进行静力张拉试验,分析不同CFRP板厚、钢表面粗糙度和接触压力的CFRP板-钢夹片的摩擦力-滑移曲线和界面磨损情况,得到CFRP板-钢界面的静、滑动摩擦系数。结果表明,短期力学试验条件下静摩擦系数实测值范围为0.11~0.33,滑动摩擦系数较小,范围为0.04~0.31。接触压力作用下钢夹片表面粗糙颗粒对CFRP表面产生的犁沟效应是摩擦力的来源,而随着CFRP板-钢界面磨损量增加,滑移后产生自润滑效应,导致滑动摩擦系数减小。摩擦系数主要取决于CFRP板厚、接触面粗糙度和接触压力的相互匹配,较厚CFRP板具有较大的摩擦系数。

关键词： CFRP-钢界面摩擦系数粗糙度接触压力犁沟效应

Ti_3SiC_2在水、乙醇及其混合溶液中的摩擦学行为研究

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表面技术 2017年第8期46卷 128-133页

作者：王桂贤任书芳周健松山西平阳重工机械有限责任公司山西侯马043003 中科院兰州化学物理研究所兰州730000

目的考察新型可加工金属陶瓷材料Ti_3SiC_2在水基润滑系统(如水液压系统)及乙醇润滑系统(如乙醇燃料系统)中的摩擦学行为。方法利用中频热压烧结技术制备Ti_3SiC_2样品,用球盘接触模式SRV-1摩擦磨损试验机考察Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副... 详细信息

目的考察新型可加工金属陶瓷材料Ti_3SiC_2在水基润滑系统(如水液压系统)及乙醇润滑系统(如乙醇燃料系统)中的摩擦学行为。方法利用中频热压烧结技术制备Ti_3SiC_2样品,用球盘接触模式SRV-1摩擦磨损试验机考察Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副的摩擦学行为,利用扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱、X-射线衍射谱等分析材料的形貌和成分物相。结果 Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副在乙醇中具有较低的摩擦系数(0.14)和磨损率(10^(-7) mm^3/(N×m)),但在纯水中,其摩擦系数(0.54)和磨损率(10^(-4) mm^3/(N×m))均较高。乙醇中少量的水(5%)即可使Ti_3SiC_2/Si_3N_4的摩擦学性能恶化,乙醇中Ti_3SiC_2磨损表面为轻微犁沟效应,随着乙醇中水含量的增大,Ti_3SiC_2晶粒拔出和脱落造成的坑洞增加,因此磨损率迅速增大。纯水中呈现大量的坑洞,相应的磨损率也达到最大值。结论乙醇是Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副很好的低黏度流体润滑剂,在乙醇中,摩擦表面的高化学活性Si元素与乙醇发生了摩擦化学反应,生成的硅醇聚合物在摩擦接触界面形成了边界润滑,致使Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副在乙醇中具有优良的润滑和减磨作用。

关键词： Ti3SiC2 低黏度流体边界润滑晶粒拔出脱落犁沟效应摩擦学行为

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下支撑机构锁紧装置可靠性仿真与分析

导弹与航天运载技术 2018年第5期 5-9,20页

作者：提亚峰季宝锋杨柳闫冰张建国北京宇航系统工程研究所北京100076 北京航空航天大学北京100191

在锁紧装置功能分析和故障分析的基础上,考虑摩擦结构间接触面犁沟效应,对锁紧装置进行摩擦学理论建模,通过有限元软件及机构系统可靠性分析软件进行可靠性分析。有限元分析得到了摩擦组件各副产生摩擦力大小基本相同、锁紧装置未给定... 详细信息

在锁紧装置功能分析和故障分析的基础上,考虑摩擦结构间接触面犁沟效应,对锁紧装置进行摩擦学理论建模,通过有限元软件及机构系统可靠性分析软件进行可靠性分析。有限元分析得到了摩擦组件各副产生摩擦力大小基本相同、锁紧装置未给定压紧力时不宜承受冲击载荷、低温状态下结构间摩擦系数和剪切力都会增大等结论;动力学仿真分析验证了摩擦组件预位移与摩擦结构承受载荷之间的关系,得到预位移变化的趋势和摩擦力与预位移之间的关系;可靠度计算得到犁沟半角、犁沟深度等影响装置锁紧可靠性的重要参数,并通过优化得到理想的参数结果。

关键词：下支撑机构锁紧装置可靠性犁沟效应

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超声振动冲击表面织构方法及试验研究

兵器材料科学与工程 2020年第1期43卷 62-67页

作者：马嘉明郑建明刘驰杨智胡亚卿西安理工大学机械与精密仪器工程学院

为提高工件表面微型凹坑织构的面密度和加工效率并实现织构深度的可控性,提出以机床为载体的超声振动冲击表面织构工艺方法,考察不同工艺参数对工件外圆面及端面织构成形和形貌的影响。结果表明:微型工具头在每个振动周期内可分离冲击... 详细信息

为提高工件表面微型凹坑织构的面密度和加工效率并实现织构深度的可控性,提出以机床为载体的超声振动冲击表面织构工艺方法,考察不同工艺参数对工件外圆面及端面织构成形和形貌的影响。结果表明:微型工具头在每个振动周期内可分离冲击工件表面并形成具有高面密度的微型凹坑阵列结构,弹性变形使微型凹坑织构深度小于理论计算值;切出织构位置存在凸起,工件表面上的凸起结构处理完成后即可进行减摩和润滑应用。

关键词：超声振动冲击表面织构犁沟效应微型凹坑形貌

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煤矿液黏软启动装置摩擦片摩擦机理分析

煤矿机械 2013年第5期34卷 108-110页

作者：傅舟渔沈潇董宜臣孙朝阳山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

从几种经典摩擦机理入手,分析了各种单一摩擦机理与生产实践中存在的各种矛盾及其原因,并得出结论:摩擦片之间的摩擦力主要是由犁沟效应和液体摩擦引起,建立了犁沟效应的微球冠凸体模型,得到了摩擦片之间摩擦力的计算公式。

关键词：液黏软启动装置摩擦片摩擦机理犁沟效应微球冠凸体

喷涂距离对Al2O3-TiO2涂层组织与干摩擦性能的影响

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电镀与精饰 2019年第11期41卷 1-5页

作者：王晓辉李新梅张景新疆大学机械工程学院

采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备了不同喷涂距离的Al2O3-13 wt%TiO2涂层。研究了喷涂距离对涂层α-Al2O3相质量分数、涂层截面显微硬度、孔隙率、沉积厚度的影响,并对涂层进行干摩擦磨损实验,分析了涂层磨损失效机理。... 详细信息

采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备了不同喷涂距离的Al2O3-13 wt%TiO2涂层。研究了喷涂距离对涂层α-Al2O3相质量分数、涂层截面显微硬度、孔隙率、沉积厚度的影响,并对涂层进行干摩擦磨损实验,分析了涂层磨损失效机理。随着喷涂距离的增加,α-Al2O3相向γ-Al2O3相转化增多,涂层沉积厚度呈下降趋势。喷涂距离为130 mm时,涂层综合性能最优;沉积厚度为285μm,截面显微硬度为1172 HV0.2,孔隙率为3.4%,涂层耐磨性能最佳,磨损失效主要以显微犁削为主。喷涂距离为110 mm时涂层熔融程度不足,犁沟效应明显,喷涂距离为150 mm时γ-Al2O3相较多,脆性断裂显著。

关键词：大气等离子喷涂显微硬度干摩擦磨损显微犁削犁沟效应

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多晶锆粗糙表面摩擦行为的分子动力学模拟

多晶锆粗糙表面摩擦行为的分子动力学模拟

作者：龙东旭西南交通大学

学位级别：硕士

核电属于低碳高效的清洁能源,发展核电对于取代传统能源,减少污染,改善环境,实现可持续发展具有重要意义。核电设备是安全运行要求极高的高新设备,锆合金具有良好的机械性能和耐腐蚀性,在核电系统中被广泛应用,锆合金包壳管由于流致振... 详细信息

核电属于低碳高效的清洁能源,发展核电对于取代传统能源,减少污染,改善环境,实现可持续发展具有重要意义。核电设备是安全运行要求极高的高新设备,锆合金具有良好的机械性能和耐腐蚀性,在核电系统中被广泛应用,锆合金包壳管由于流致振动引起复杂微动磨损失效,从而降低设备使用寿命,危及核电系统安全。大量学者开展了锆合金微动磨损实验宏观研究,随着现代计算机技术高速发展,本文运用分子动力学方法对金属锆摩擦行为进行微观模拟,研究金属锆微观损伤机制。本文基于多晶锆基体,结合分形理论建立了单粗糙峰-粗糙基体的接触模型。采用分子动力学模拟方法研究了主要因素(速度、温度、表面粗糙度及随机表面形貌)对多晶锆摩擦行为的影响。探究了摩擦力与磨损量在摩擦过程中的变化规律。运用位错提取算法和原子应变分析方法,从动力学角度,系统研究锆基体内部塑性变形演化规律。从热力学角度出发,使用塑性能比R来衡量摩擦过程中粘附效应和犁沟效应的影响。发现塑性能比R越大,犁沟效应的影响越明显,次表层损伤更严重,平均摩擦系数值越大。其主要结论如下:(1)本文基于分形理论建立具有粗糙表面的多晶锆模型,提出一种基于多晶基体的原子删除法。该模型以Weierstrass-Mandelbrot(W-M)分形函数为边界条件,删除不符合边界条件的原子,初步获得粗糙表面,再结合滤波和弛豫,获得适合于分子动力学模拟的粗糙表面。(2)模拟了不同速度和温度条件下,多晶粗糙锆基体与金刚石球冠状粗糙体之间摩擦行为。研究结果表明,在0.2～3?/ps速度范围内,摩擦系数与塑性能比R随滑动速度增加而增加,但磨损量无显著变化,当滑移速度为3?/ps时,犁沟效应显著,基体的次表层损伤严重。在100～900K温度范围内,摩擦系数随温度升高而减小,磨损率增大,塑性能比R随温度升高而降低,在高温较高时,粘附效应起主导作用。(3)建立了五种均方根粗糙度与三种随机相位耦合而成的粗糙基底,与金刚石球冠状粗糙体结合,实现滑动过程模拟。其结果表明,塑性能比R和摩擦系数随粗糙度增加呈现下降趋势,当表面粗糙度较大时,次表层损伤程度较小。随机表面形貌对摩擦系数变化趋势无明显影响,对磨损量和滑动过程中晶界的演化行为有显著影响。

关键词：分子动力学犁沟效应粘附效应塑性能比分形理论

基于超声振动冲击的表面织构方法及其试验研究

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基于超声振动冲击的表面织构方法及其试验研究

作者：马嘉明西安理工大学

学位级别：硕士

摩擦磨损是导致机械零部件失效、可靠性、耐久性和产品生命周期降低的主要诱因,而摩擦副表面的工作状态直接影响着机械零部件的使用性能。近年来的研究成果表明具备阵列化微观纹理的摩擦副表面相比光滑摩擦副表面具有更为优良的减摩润... 详细信息

摩擦磨损是导致机械零部件失效、可靠性、耐久性和产品生命周期降低的主要诱因,而摩擦副表面的工作状态直接影响着机械零部件的使用性能。近年来的研究成果表明具备阵列化微观纹理的摩擦副表面相比光滑摩擦副表面具有更为优良的减摩润滑效果,这也使得摩擦学方面的研究从耐磨减摩材料、润滑油以及耐磨材料镀层等方面逐步深入到摩擦副表面本身的微观纹理即表面织构上来。现阶段工业领域使用的表面织构技术大都存在加工效率低,表面织构面积占有率低,烧蚀破坏工件表面,所需设备昂贵和对加工条件要求苛刻等问题,所以本文提出了基于超声振动冲击的表面织构工艺方法,微型工具头依靠超声频机械周期振动可分离地冲击工件表面并形成了具有高面积占有率的微型凹坑表面织构。搭建了超声振动冲击表面织构系统,采用有限元仿真模拟表面织构成型过程并通过以车床为载体的超声振动表面织构加工试验研究了微型凹坑表面织构的三维形貌和结构参数。讨论了超声振动冲击表面织构系统的构建以及表面织构成型原理。考虑该系统属于微量挤压成型过程,因此在传统超声加工系统的基础之上进行改进增加了微型工具头位置调整系统。从金属塑性变形的角度揭示表面织构成型机理,并推导出表面织构结构参数模型。对系统中的关键元器件超声波发生器、超声换能器等从原理、功率和结构等方面进行了选型;对复合型超声变幅杆进行了理论设计和模态分析,使得超声变幅杆在输出大振幅的同时具有较高的机械强度。对微型工具头与超声变幅杆的连接方式对比并结合表面织构加工实际需要选择了合理方案。利用ABAQUS软件对超声振动冲击表面织构过程进行了仿真,合理简化有限元仿真模型只保留待织构工件和直接作用于工件表面的微型工具头以提高计算机运行效率。依据超声振动冲击表面织构成型原理在对建立的有限元模型施加边界条件时将周期性振动位移载荷转换为傅里叶级数的方式加载在微型工具头尖端参考点上。分析成型过程中微型工具头所受的冲击力和冲击速度等情况以检验有限元仿真结果的可靠性和真实性,并分析研究了微型凹坑表面织构的应力应变规律和结构参数变化。设计并搭建以车床为载体的超声振动冲击表面织构系统在6061铝合金工件的端面进行表面织构加工试验。首先进行微型工具头磨制系统的搭建并磨制不同刀尖圆弧半径的微型工具头,以基于数码显微镜的振幅测量方法测量微型工具头端输出振幅并检测超声振动冲击表面织构装置的工作性能为表面织构加工试验做准备。通过表面织构加工试验得到了不同工艺参数下的微型凹坑表面织构,并对试验结果从三维形貌和结构参数等方面进行了对比分析,验证该工艺方法的可行性。

关键词：超声振动冲击表面织构微型凹坑形貌犁沟效应复合型超声变幅杆