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基于SRV的重载轴承润滑脂摩擦磨损性能模拟评定方法研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第2期44卷 242-253页

作者：赵启龙姜程苏怀刚娄文静张如良王晓波山东科技大学材料科学与工程学院山东青岛266590 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 青岛市资源化学与新材料研究中心青岛市高端装备润滑技术重点实验室山东青岛266000

为提高润滑脂产品配方筛选效率、节约轴承台架试验成本,提出了1种基于SRV摩擦磨损试验机的圆柱滚子-圆盘线接触往复运动模式评定重载轴承润滑脂摩擦磨损性能的试验方法.采用四款重载润滑脂为试验样本,通过Pearson相关性系数法进行了SRV... 详细信息

为提高润滑脂产品配方筛选效率、节约轴承台架试验成本,提出了1种基于SRV摩擦磨损试验机的圆柱滚子-圆盘线接触往复运动模式评定重载轴承润滑脂摩擦磨损性能的试验方法.采用四款重载润滑脂为试验样本,通过Pearson相关性系数法进行了SRV圆柱滚子-圆盘线接触往复摩擦磨损试验结果与FE-8轴承磨损台架试验结果间的相关性探讨,确定了方法最优试验参数,并在最优试验条件温度25℃,载荷1 kN,位移1 mm,往复速率50 Hz下完成了方法重复性考察.结果表明:SRV圆柱滚子-圆盘线接触往复试验方法试验结果重复性良好、可靠性高,与FE8轴承台架结果对应性优于四球机磨斑直径法(SH/T 0204-1992)以及SRV球滚子-圆盘接触试验法(NB/SH/T0721),更适用于重载轴承用润滑脂在摩擦副表界面的抗磨减摩性能的分析评定.

关键词：摩擦磨损可靠性重载润滑脂相关性轴承台架试验

应力-渗流耦合作用下不同卸荷路径对砂岩损伤特性及能量演化规律的影响研究

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岩土力学 2024年第2期45卷 325-339页

作者：张培森许大强颜伟张晓乐董宇航赵铭山东科技大学矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学矿业工程国家级实验教学示范中心山东青岛266590

岩体灾害发生的本质是能量驱动下的一种失稳现象,受开挖卸荷扰动影响导致的岩体结构破裂失稳是诱发采场突水等动力灾害的主要原因之一。为探究开挖卸荷过程对岩体结构破裂的影响,明晰围岩劣化损伤规律及突水等动力灾害孕育机制,针对应力... 详细信息

岩体灾害发生的本质是能量驱动下的一种失稳现象,受开挖卸荷扰动影响导致的岩体结构破裂失稳是诱发采场突水等动力灾害的主要原因之一。为探究开挖卸荷过程对岩体结构破裂的影响,明晰围岩劣化损伤规律及突水等动力灾害孕育机制,针对应力-渗流耦合因素影响下岩石损伤特性及能量演化规律研究较少的特点,采用Rock Top多场耦合试验仪,在应力-渗流耦合作用下对砂岩开展了常规三轴(C组)、不同初始损伤程度常规卸围压(W组)及循环加卸围压(X组)3种应力路径下的岩石损伤特性及能量演化规律试验研究。试验结果表明:岩石能量演化规律与应力-应变曲线具有明显相关性,基于岩石弹性应变能演化特征,将常规三轴压缩(C组)下岩石应力-应变曲线分为5个阶段,并对每个阶段U_(1)、U_(3)、U_(e)、U_(d)及渗透率变化特点进行了详细阐释(U_(e)为弹性应变能,U_(d)为耗散能,U_(1)为轴向应力对岩石做正功转化的岩石应变能,U_(3)为做负功所释放的应变能);常规卸围压过程中,U_(1)、U_(3)演化规律与C组岩石基本一致,但U_(3)负增长更为显著,岩石输入能逐渐从以U_(e)为主导转变为以U_(d)为主导,初始损伤程度对该规律无明显影响,卸围压过程中渗透率呈波动上升趋势,围压与渗透率呈负相关;循环加卸围压过程中,各能量演化规律与W组岩石基本一致,仅因时间效应而导致能量积累量存有差异。整体来看,无论何种应力路径,峰前阶段岩石均以U_(e)为主导,以能量存储为主,峰后阶段则以能量释放及耗散为主,轴向应力加载是U_(e)得以快速积累的主要影响因素,围压改变不足以引起U_(e)发生较大变化,轴向载荷作用为工程致灾的主要影响因素。此外,岩石损伤变量与围压存在明显负相关,围压越大,岩石U_(e)释放比例越小,岩石损伤越小,围压束缚作用可有效提高岩石储能能力并抑制岩石能量的耗散与释放。

关键词：岩石力学应力-渗流耦合卸荷路径损伤特性能量演化

TEPA改性Cu-BTC@SiO_(2)复合气凝胶制备及其捕集CO_(2)特性研究

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煤炭科学技术 2024年第7期52卷 235-247页

作者：周刚杨思奥王凯丽董晓素柳茹林孙彪徐翠翠山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590

在“碳达峰、碳中和”这一国家重大战略背景下,CO_(2)捕集已经成为当前重大科技发展方向。固体吸附剂吸附法在CO_(2)的捕集过程中应用广泛,其中SiO_(2)气凝胶具有成本低、合成方法灵活、分离效率高、表面易修饰等优点。然而,SiO_(2)气... 详细信息

在“碳达峰、碳中和”这一国家重大战略背景下,CO_(2)捕集已经成为当前重大科技发展方向。固体吸附剂吸附法在CO_(2)的捕集过程中应用广泛,其中SiO_(2)气凝胶具有成本低、合成方法灵活、分离效率高、表面易修饰等优点。然而,SiO_(2)气凝胶材料也存在CO_(2)/N_(2)吸附选择性低,CO_(2)吸附容量有待继续提高等缺陷。为解决上述问题,制备了一种Cu-BTC@SiO_(2)复合气凝胶CO_(2)吸附材料。首先,利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和氮气吸脱附测试对材料表面化学和孔隙结构进行了系统表征。然后,通过二氧化碳吸附测试对其CO_(2)吸附量、选择性吸附、循环吸附进行了研究。最后,采用理论与试验研究结合的方法,对吸附剂的CO_(2)吸附动力学进行了研究。结果表明:Cu-BTC与SiO_(2)气凝胶具有结构协同作用,与Cu-BTC复合后的SiO_(2)气凝胶不会改变材料的Si-O-Si骨架结构,同时可以保持Cu-BTC的晶体结构不受到损坏。复合材料具有726.431 m^(2)/g的高比表面积,570.781 m^(2)/g的微孔比表面积和0.184 cm^(3)/g的高微孔体积。负载四乙烯五胺(TEPA)后CO_(2)吸附量高达3.20 mmol/g,CO_(2)/N_(2)选择性吸附系数为40.8,循环10次CO_(2)吸附循环,吸附容量仅下降14%,提高了SiO_(2)气凝胶材料的CO_(2)吸附容量和吸附选择性。Avrami分数动力学模型对吸附试验结果拟合相关系数为0.99,且Avrami指数nA为1.9表明吸附剂对CO_(2)的吸附是非均质的多层吸附,既有物理吸附又有化学吸附,且以物理吸附为主。利用具有丰富微孔结构的金属有机骨架材料Cu-BTC与SiO_(2)气凝胶进行复合,使复合材料具有分级微/介孔结构,通过增强分子间作用力(范德华力)来增强材料对CO_(2)的物理吸附;使用TEPA对材料进行浸渍改性,利用有机胺和酸性气体之间的酸碱相互作用来增强材料对CO_(2)的化学吸附。

关键词： SiO_(2)气凝胶 Cu-BTC CO_(2)吸附吸附动力学碳中和

基于CT三维重构煤体变开度裂隙渗流特性研究

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中国矿业大学学报 2024年第1期53卷 59-67页

作者：王刚陈昊陈雪畅杨宝东山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛266590

煤层注水过程中会发生水沿着煤体原生孔裂隙滤失现象,影响注水现场施工效果.为进一步从微观层面探讨煤体裂隙变开度对其渗透特性的影响,结合CT三维重构技术构建6种不同开度的裂隙模型,分析裂隙体积、形状因子等结构参数以及煤体渗透率... 详细信息

煤层注水过程中会发生水沿着煤体原生孔裂隙滤失现象,影响注水现场施工效果.为进一步从微观层面探讨煤体裂隙变开度对其渗透特性的影响,结合CT三维重构技术构建6种不同开度的裂隙模型,分析裂隙体积、形状因子等结构参数以及煤体渗透率与裂隙开度的关系.基于Navier-Stokes方程开展变开度裂隙的渗流模拟研究.研究结果表明:形状因子随着裂隙开度变化逐渐减小,这表示随着开度增加,三维裂隙模型趋近于标准球体,空间形态更加简单,更有利于渗流的持续进行;沿渗流方向裂隙压力逐渐降低,水流速度逐渐增加,其中截面整体的速度分布密度保持不变,平均渗流速度随开度增加呈现增大趋势;渗透率与裂隙开度之间呈非线性关系,裂隙开度在60μm以下时,渗透率随裂隙开度增速缓慢,此时裂隙粗糙度对整体渗流的阻碍作用较强,裂隙开度在60μm以上时,渗透率随着裂隙开度的增加迅速提高,也会导致部分区域发生回流、涡流现象,最终裂隙空间将对渗流起主导作用.

关键词： CT三维重建裂隙开度形状因子渗透率

不同围压与水压下红砂岩三轴剪切–渗流试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 862-877页

作者：赵成业梁正召张培森唐世斌陈凡宋文成大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学岩石破裂与失稳研究中心辽宁大连116024 山东科技大学矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学矿业工程国家级实验教学示范中心山东青岛266590

为研究红砂岩剪切开裂过程中及剪切破坏前后力学与渗流规律,基于Rock Top多场耦合试验仪及自制剪切导流组件,实现三轴应力环境下的标准圆柱形试件剪切试验条件,开展不同围压、渗透压差作用下红砂岩三轴剪切–渗流试验研究,并利用离散元... 详细信息

为研究红砂岩剪切开裂过程中及剪切破坏前后力学与渗流规律,基于Rock Top多场耦合试验仪及自制剪切导流组件,实现三轴应力环境下的标准圆柱形试件剪切试验条件,开展不同围压、渗透压差作用下红砂岩三轴剪切–渗流试验研究,并利用离散元颗粒方法研究不同尺寸、形状模型的剪切开裂过程。研究表明:(1)峰前剪应力随剪切变形整体呈线性上升趋势,峰后剪切及环向变形速率加快,剪应力出现1~3次应力降;围压越大,峰前变形曲线斜率越大,剪切变形终值递增,环向变形–剪切位移曲线则越趋于平缓;峰值环向变形较为集中。(2)剪切–渗流过程可分为渗流中断阶段、渗流状态转变阶段、渗流速度逐增阶段,剪应力特征值与围压具有良好的线性关系。(3)岩样表现为宏观单一剪切面破坏,围压越大,断口边缘破碎越严重,端部剪切裂缝越大。(4)剪切破坏前后渗流量与围压服从幂函数递减规律;渗流量均随渗透压差升高而呈现极好的线性关系,且流量–渗透压差拟合曲线斜率随着围压的增大而减小;剪应力卸荷后的渗流量相比于卸荷前降低一个数量级,且随着围压增大,两者之间的差值逐渐减小。(5)模拟结果与试验相似,显示围压约束和法向约束条件下均出现斜向剪切裂纹,斜剪裂纹发育角度及密度受长径比、体积影响,三维尺寸比例为1时其影响程度最小,等尺寸比时三轴剪切强度弱于直剪强度。以上研究结果表明此次三轴剪切试验无论在方法、结果方面均具有一定的可靠性。

关键词：岩石力学剪切–渗流围压渗透压差剪切破坏

城市地下排水管道中燃气爆炸及气-液两相耦合作用规律

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爆炸与冲击 2024年第3期44卷 88-102页

作者：周刚孔阳崔洋洋钱新明傅砺烨张琦山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 应急管理部研究中心中国煤炭工业发展研究中心北京100713 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究城市地下排水管道中燃气爆炸传播特性和气-液两相耦合作用规律,基于气-液两相流理论和计算流体力学方法,对不同水深率下的天然气/空气混合物的爆炸-加速-衰减过程进行了数值模拟。研究结果表明:当水深率小于0.7时,随着水深率的增... 详细信息

为研究城市地下排水管道中燃气爆炸传播特性和气-液两相耦合作用规律,基于气-液两相流理论和计算流体力学方法,对不同水深率下的天然气/空气混合物的爆炸-加速-衰减过程进行了数值模拟。研究结果表明:当水深率小于0.7时,随着水深率的增加,气相空间的长径比增大,燃料燃烧加剧,火焰的加速现象逐渐显著,导致峰值超压逐渐增大,超压峰值显现时间逐渐缩短,且峰值超压沿轴向的提升效果更加显著;当水深率达到0.7时,火焰在管道内的传播明显受阻,水震荡产生的波动及细水柱迅速占据了有限的气相空间,阻断了火焰的自维持传播,使得爆炸超压仅在点火源附近显现。不同水深率条件下,管道中相同区域内,同一时刻水面被扬起的高度和气相区域的速度场不同,被卷扬起的低温液体对其相邻区域的高温火焰形成降温和阻断,之后由于气体的宏观流动,与液面相邻的低温气体流动至管道内高温区域,进而造成管道内火焰温度降低,同时,水的震荡和细水柱的飞扬大大降低了爆炸超压风险。

关键词：城市排水管道天然气爆炸爆炸超压火焰熄灭

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轨道不平顺条件下列车运行引起的饱和地基振动响应

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地震工程与工程振动 2024年第2期44卷 160-168页

作者：高盟刘森李丹阳山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590

为研究轨道不平顺条件下列车运行引起的饱和地基振动响应,进一步完善饱和地基的振动传播和衰减规律,将轨道不平顺引入饱和地基2.5D有限元,通过Fourier变换得到频域-波数域表达式,对比分析准静态荷载与不平顺条件下高铁列车运行对饱和地... 详细信息

为研究轨道不平顺条件下列车运行引起的饱和地基振动响应,进一步完善饱和地基的振动传播和衰减规律,将轨道不平顺引入饱和地基2.5D有限元,通过Fourier变换得到频域-波数域表达式,对比分析准静态荷载与不平顺条件下高铁列车运行对饱和地基加速度、位移和孔隙水压力的影响规律。研究结果表明:列车速度较低时,2种条件下列车引起的饱和地基振动相差不大,随着列车速度提高,轨道不平顺使饱和地基的加速度幅值和位移幅值显著增大,且在时程曲线规律上呈现更强的波动性;轨道不平顺对轨道中心加速度频谱影响较小,列车在低速和高速运行时,2种荷载的频谱规律均基本一致,主频分布也基本相同,轨道不平顺条件下仅各频段加速度大小略有增加;轨道不平顺会大幅增加高速列车运行引起的饱和地基孔隙水压力,且随着深度增加孔压迅速衰减。

关键词：轨道不平顺移动荷载饱和地基 2.5D有限元高速铁路

流动点法表征润滑脂流动性与传统评定方法相关性研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第1期44卷 78-86页

作者：王亚南赵启龙孙龙琦于延晨蔡浩鹏娄文静中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 青岛市高端装备润滑技术重点实验室青岛市资源化学与新材料研究中心山东青岛266100 淄博高端合成润滑材料创新中心山东淄博255035

为建立更完善、高效的轴承润滑脂流动性能评价体系,采用旋转流变仪、润滑脂和石油脂锥入度试验器、润滑脂相似黏度试验器、FFK低温流压仪测试了锂基润滑脂、脲基润滑脂和磺酸钙基润滑脂3种不同稠化剂类型的润滑脂的流动点、锥入度、相... 详细信息

为建立更完善、高效的轴承润滑脂流动性能评价体系,采用旋转流变仪、润滑脂和石油脂锥入度试验器、润滑脂相似黏度试验器、FFK低温流压仪测试了锂基润滑脂、脲基润滑脂和磺酸钙基润滑脂3种不同稠化剂类型的润滑脂的流动点、锥入度、相似黏度和流动压力,分别研究了锂基润滑脂、脲基润滑脂和磺酸钙基润滑脂3种不同稠化剂的流动点与锥入度、流动点与相似黏度、流动点与流动压力随温度的变化规律并分别计算了它们的皮尔逊相关系数,结果显示润滑脂的流动点与锥入度、流动点与相似黏度、流动点与流动压力具有线性关系,其中流动点与锥入度呈中等相关,流动点与相似黏度、流动点与流动压力呈高度相关,说明利用旋转流变仪测定润滑脂的流动点亦可用于评价润滑脂的流动性能.

关键词：润滑脂流动点锥入度相似黏度流动压力

聚脲润滑脂静态热氧老化条件下性能衰退机制研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第8期44卷 1074-1083页

作者：沙光荣来冰冰赵启龙孙一平王晓波娄文静刘晓玲青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 青岛市资源化学与新材料研究中心青岛市高端装备润滑技术重点实验室山东青岛266100

采用静态热老化方式模拟聚脲基润滑脂在高温工况下的老化行为,根据润滑脂样品在老化过程中红外光谱的变化将其老化过程划分为3个阶段.通过扫描电镜表征热老化后润滑脂微观结构、热重表征热老化后润滑脂的热稳定性,采用流变仪考察润滑脂... 详细信息

采用静态热老化方式模拟聚脲基润滑脂在高温工况下的老化行为,根据润滑脂样品在老化过程中红外光谱的变化将其老化过程划分为3个阶段.通过扫描电镜表征热老化后润滑脂微观结构、热重表征热老化后润滑脂的热稳定性,采用流变仪考察润滑脂流变性能的变化,最后探究热老化温度对聚脲基润滑脂老化过程的影响.结果表明:聚脲基润滑脂在热老化过程中,首先稠化剂分子间的缔合程度增加,稠化剂网络结构的交联程度下降,对基础油的束缚能力减弱,润滑脂结构稳定性减弱.随后基础油发生氧化,稠化剂脲分子间部分氢键开始发生断裂,无序的短纤维结构逐渐向均匀的球状颗粒结构转变,润滑脂结构稳定性增强但强度逐渐减弱.随着老化程度的加剧,脲基结构发生改变,稠化剂发生氧化且氧化产物增加,基础油大量流失,导致润滑脂硬化加剧.此外,试验结果表明温度越高,润滑脂老化劣化越迅速,氧化安定性越差,结构变化越快,结构强度越低.

关键词：聚脲基润滑脂静态热老化红外光谱微观结构流变性

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