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陶瓷摩擦磨损数值模拟研究进展

清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 233-248页

作者：刘旻帑雷磊郑靖赵仲航曹钱西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所

陶瓷材料的摩擦学性能对陶瓷零部件长效、可靠服役至关重要。因此，有必要全面、深入理解陶瓷材料的摩擦磨损行为与机制，为设计优化陶瓷材料、提高陶瓷零部件服役性能提供理论基础。数值模拟方法在求解陶瓷摩擦学问题方面具有成本低、... 详细信息

陶瓷材料的摩擦学性能对陶瓷零部件长效、可靠服役至关重要。因此，有必要全面、深入理解陶瓷材料的摩擦磨损行为与机制，为设计优化陶瓷材料、提高陶瓷零部件服役性能提供理论基础。数值模拟方法在求解陶瓷摩擦学问题方面具有成本低、周期短、效率高等优点，已成为研究陶瓷摩擦磨损行为与机制的重要手段。然而，目前关于陶瓷摩擦磨损的数值模拟研究大多孤立分散，模拟方法尚缺少系统归纳和总结。本文将陶瓷摩擦磨损数值模拟分为有限元模拟、分子动力学模拟和离散元模拟3类，阐述了各类模拟方法的适用场景、研究现状和局限性，进而从多尺度、多场和多方法耦合以及人工智能辅助方面，提出了陶瓷摩擦磨损数值模拟的未来发展趋势。

关键词：陶瓷摩擦磨损数值模拟有限元分子动力学离散元

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改进DenseNet的干气密封摩擦润滑状态识别研究

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振动与冲击 2025年第4期44卷 313-321页

作者：张帅丁雪兴王世鹏力宁张兰霞兰州理工大学石油化工学院兰州730050 清华大学摩擦学国家重点试验室北京100084 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

为了克服干气密封运行中端面接触状态参数(膜厚、端面开启时间)测量困难的问题,提出自注意力机制融合稠密连接网络(DenseNet-convolutional block attention module,DenseNet-CBAM)的干气密封端面摩擦润滑状态识别方法。根据斯特里贝克... 详细信息

为了克服干气密封运行中端面接触状态参数(膜厚、端面开启时间)测量困难的问题,提出自注意力机制融合稠密连接网络(DenseNet-convolutional block attention module,DenseNet-CBAM)的干气密封端面摩擦润滑状态识别方法。根据斯特里贝克曲线和干气密封运行规律分析端面可能出现的摩擦润滑状态:流体润滑,边界润滑、混合润滑。通过声发射传感器采集密封系统运行时的声发射信号,通过滤波、时域分析、频域分析得出能够表征各种摩擦润滑状态的特征分量,获取三维连续小波(3D continuous wavelet transform,3D-CWT)时频图,最终基于深度学习模型Densenet-CBAM识别时频图,实现密封系统摩擦润滑状态识别。与其他二维时频特征图作为输入端相比,3D-CWT时频图提高了状态识别的准确率。同时,相较于其他深度学习模型,该方法对干气密封摩擦润滑状态识别精度高,达到了99.27%。

关键词：干气密封稠密连接网络自注意力机制声发射状态识别

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轮轨摩擦自激振动有限元模型的模型优化研究

润滑与密封 2025年第1期50卷 105-110页

作者：张峻才陈光雄常勇唐宇刘崧楠华浩西南交通大学摩擦学研究所四川成都610031

目前在进行轮轨间摩擦自激振动分析时,大多选择用轮对-直线轨道摩擦自激振动有限元模型来模拟车辆在曲线上的运行状态,而基于轮对-曲线轨道摩擦自激振动有限元模型的仿真计算较少。基于轮轨间摩擦自激振动导致钢轨波磨的理论,研究了频... 详细信息

目前在进行轮轨间摩擦自激振动分析时,大多选择用轮对-直线轨道摩擦自激振动有限元模型来模拟车辆在曲线上的运行状态,而基于轮对-曲线轨道摩擦自激振动有限元模型的仿真计算较少。基于轮轨间摩擦自激振动导致钢轨波磨的理论,研究了频繁出现在地铁小半径曲线轨道上的波磨现象。使用有限元软件ABAQUS,分别建立轮对-直线轨道与轮对-曲线轨道摩擦自激振动有限元模型,采用复特征值分析法对比2种模型所预测的不稳定振动频率,并研究轨下垫板弹性模量和轮轨摩擦因数对钢轨波磨的影响。结果发现,轮对-曲线轨道模型更容易反映出轮轨接触时所产生的不稳定振动,且在低频方面有更好的表现结果;增大轮轨摩擦因数和轨下垫板弹性模量会导致等效阻尼比绝对值增大,导致钢轨波磨更容易发生。

关键词：钢轨波磨自激振动曲线轨道等效阻尼比振动频率

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新型TBM螺旋槽滚刀磨损自锐性研究

摩擦学学报 2025年

作者：杨子腾张蒙祺莫继良章龙管周仲荣西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所西南交通大学盾构/TBM装备摩擦学设计实验室中铁工程服务有限公司

全断面隧道掘进机(TBM)是地下空间建设的大型机械设备，在交通隧道和水利水电等重大工程施工中都发挥着关键作用。盘形滚刀是TBM破岩掘进的执行部件，恶劣的工作条件会增大滚刀磨损速率，同时，磨损导致的刀具钝化会使滚刀的破岩性能持... 详细信息

全断面隧道掘进机(TBM)是地下空间建设的大型机械设备，在交通隧道和水利水电等重大工程施工中都发挥着关键作用。盘形滚刀是TBM破岩掘进的执行部件，恶劣的工作条件会增大滚刀磨损速率，同时，磨损导致的刀具钝化会使滚刀的破岩性能持续降低，是制约TBM掘进效率的1项瓶颈问题。本研究中尝试提出1种基于表面结构设计的具有自锐性的新型螺旋槽滚刀，开展现场试验得到其真实磨损状态，并验证其自锐性。对比了磨损前后破岩性能变化，并分析了自锐性引起的滚刀破岩性能的变化趋势。结果表明：螺旋槽滚刀和平顶滚刀磨损后破岩性能呈相反变化趋势，在给定侵入深度下，磨损后的螺旋槽滚刀所需载荷下降、比能降低，其主要原因在于磨损使该型滚刀与岩石的平均接触面积下降，滚刀更易侵入岩石；反之，磨损后的平顶滚刀接触面积增大，切削力和比能同时升高，钝化导致的破岩性能降低现象显著。新型螺旋槽滚刀自锐性问题研究可为滚刀设计与选型提供一定参考。

关键词：隧道掘进机盘形滚刀磨损破岩性能自锐性

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芯片原子层抛光研究进展与挑战

清华大学学报(自然科学版) 2025年第02期65卷 215-232页

作者：江亮吴渊张永顺郑佳昕陈宇山仲夏周辽魏宇廷陈磊钱林茂西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室摩擦学研究所

芯片是现代信息社会的基石，对于国家核心竞争力和国家安全具有重要意义。随着摩尔定律不断推进，芯片特征尺寸不断缩小并趋近物理极限，亟需发展原子层抛光，对器件表面实现以原子层为基本单元的极限精度抛光去除，以实现原子级精度表... 详细信息

芯片是现代信息社会的基石，对于国家核心竞争力和国家安全具有重要意义。随着摩尔定律不断推进，芯片特征尺寸不断缩小并趋近物理极限，亟需发展原子层抛光，对器件表面实现以原子层为基本单元的极限精度抛光去除，以实现原子级精度表面，满足光刻、键合等工艺苛刻需求。目前，化学机械抛光是芯片制造中唯一能够同时实现晶圆局部和全局平坦化的关键技术，具备实现原子层抛光的潜力。为此，该文系统总结了芯片衬底表面和互连异质表面化学机械抛光的机理和工艺。对于衬底表面，目前已经实现单晶硅的微观单原子层可控去除和宏观近理论极限表面粗糙度抛光，基本探明化学机械抛光在晶圆表面的极限精度加工能力。对于互连异质表面，首先从摩擦学的角度，依据磨粒与表面之间的不同相互作用，分类总结化学机械抛光中的材料去除模式：机械犁沟和化学成键。然后在此基础上，提出互连异质表面同步去除调控原理和方法，归纳铜/钽、铜/钴、铜/钌等互连异质表面平坦化工艺。最后提出利用机械、化学、电/光/等离子体/能束等多场协同作用，将化学反应/机械化学反应限域在最表层原子，以期实现原子层抛光，助力高端芯片原子级制造。

关键词：芯片原子层抛光化学机械抛光异质表面同步去除平坦化

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贝氏体钢轨磨损与接触疲劳行为的研究进展

材料导报 2025年第1期39卷 255-265页

作者：齐顺顺王文健汪渊丁昊昊西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室摩擦学研究所成都610031 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司四川攀枝花617000

钢轨的磨损和滚动接触疲劳是轮轨接触过程中的主要损伤形式,对铁路轨道安全与维护有着至关重要的影响。随着列车轴重的增加,贝氏体钢轨疲劳损伤问题日益凸显,严重危及行车安全。本工作综述了国内外贝氏体钢轨磨损与疲劳损伤在近年来的... 详细信息

钢轨的磨损和滚动接触疲劳是轮轨接触过程中的主要损伤形式,对铁路轨道安全与维护有着至关重要的影响。随着列车轴重的增加,贝氏体钢轨疲劳损伤问题日益凸显,严重危及行车安全。本工作综述了国内外贝氏体钢轨磨损与疲劳损伤在近年来的研究进展,重点阐述了贝氏体钢轨的磨损和滚动接触疲劳性能及两者之间的竞争关系,并与珠光体钢轨的试验结果进行了对比;总结了不同因素(显微组织、服役条件、环境介质)对贝氏体钢轨磨损及滚动接触疲劳性能的影响;提出了未来重点研究方向建议:基于化学成分调控与热处理工艺参数优化的稳定残余奥氏体组织制备,贝氏体钢轨在不同服役条件下的适用性研究,贝氏体钢轨在腐蚀、高低温等复杂恶劣环境下的使用性能研究。

关键词：贝氏体钢轨磨损滚动接触疲劳影响因素

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不同燃料包壳同格架栅元拉棒磨损行为研究

润滑与密封 2025年第1期50卷 36-43页

作者：耿少寅李思功廖业宏张泽伍薛佳祥黄恒蔡振兵西南交通大学摩擦学研究所四川成都610031 中广核研究院有限公司广东深圳518000

使用ETM104B型电子力学试验机对Zr-1Nb合金包壳、Cr涂层Zr-1Nb合金包壳同燃料格架进行拉棒试验,模拟燃料棒组件组装拉棒过程中包壳管的磨损行为及损伤机制。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、白光干涉仪等对磨损表面的光学形貌、微观显... 详细信息

使用ETM104B型电子力学试验机对Zr-1Nb合金包壳、Cr涂层Zr-1Nb合金包壳同燃料格架进行拉棒试验,模拟燃料棒组件组装拉棒过程中包壳管的磨损行为及损伤机制。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、白光干涉仪等对磨损表面的光学形貌、微观显微形貌、元素分布等进行了表征分析,结果表明:2种包壳管在同格架上的刚凸和弹簧对磨后,均是当对磨副为弹簧时磨损更为严重,并且Cr涂层包壳表现出了更好的耐磨损性能,其表面磨痕的宽度及深度均小于Zr-1Nb合金包壳。对于Zr-1Nb合金包壳,当对磨副为刚凸时磨痕上存在沟壑和层状磨屑,磨损机制为黏着磨损及磨粒磨损;当对磨副为弹簧时磨痕上存在明显的沟壑并有少量的剥落现象,磨损机制为磨粒磨损。对于Cr涂层包壳,在2种对磨副下磨损机制均为磨粒磨损,并且当对磨副为刚凸时Cr涂层包壳表面几乎未发生磨损。

关键词： Zr-1Nb合金 Cr涂层燃料格架磨损

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欧洲Sinology:汉学抑或中国学?

中央民族大学学报(哲学社会科学版) 2025年第01期 135-147页

作者：沈卫荣清华大学人文与社会科学高等研究所

在18世纪末和19世纪初，Sinology形成一个学科，并逐渐发展，但其涵盖的范围远不止于对汉语言文化和历史的研究。早期的“Sinology”不仅包括汉语文学，还涉及蒙古语、满语、藏语等与彼时欧洲共时的清代中国的多语言文化。因此，将Sinol... 详细信息

在18世纪末和19世纪初，Sinology形成一个学科，并逐渐发展，但其涵盖的范围远不止于对汉语言文化和历史的研究。早期的“Sinology”不仅包括汉语文学，还涉及蒙古语、满语、藏语等与彼时欧洲共时的清代中国的多语言文化。因此，将Sinology等同于“汉学”,这种理解是对其内涵的简化与误解。18世纪末、19世纪初，随着西方民族语文学和东方学的兴起，Sinology作为西方东方学的一支而兴起，它是对清代中国多民族语言、文献、文化的研究。尽管在当代人文学科的分化中，Sinology逐渐失去其作为独立学科的地位，但在中国，Sinology却经历了一次重生，近40年来受到越来越多学者的重视。但中国学者在引入西方汉学成果时，常常忽视了Sinology与现代的“中国研究”之间的根本差异，我们今天对西方汉学的理解缺乏对其历史发展轨迹的考察。

关键词： Sinology 汉学中国学区域研究语文学

规模制备Janus聚合物单链@纳米颗粒杂化体

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高分子学报 2025年第1期56卷 114-123页

作者：李枫霖杨雅静孙大吟叶一兰杨振忠清华大学化学工程系高分子研究所北京100084

非对称Janus聚合物单链与纳米颗粒杂化体系具有精细结构及功能耦合特性,其规模制备具有重要意义.以三嵌段瓶刷聚合物为基础,基于静电介导单链分子内交联方法同时实现Fe_(3)O_(4)原位负载,规模合成了Janus纳米复合颗粒,最高合成浓度达150... 详细信息

非对称Janus聚合物单链与纳米颗粒杂化体系具有精细结构及功能耦合特性,其规模制备具有重要意义.以三嵌段瓶刷聚合物为基础,基于静电介导单链分子内交联方法同时实现Fe_(3)O_(4)原位负载,规模合成了Janus纳米复合颗粒,最高合成浓度达150 mg/mL.该复合颗粒两侧的聚合物链可分别改性获得官能团,为组装和荧光染色观察提供了条件.在纳米复合颗粒表面通过溶胶-凝胶反应包覆SiO2并引入溴丙基,为终止活性阴离子聚合物提供位点.基于空间位阻效应,可在纳米复合颗粒表面顺次键接两根活性阴离子聚合物链,其结构与组成可控,获得了表面具有4根不同聚合物单链的多价态Janus聚合物单链@纳米颗粒功能杂化体,为组装构筑超结构提供重要材料.

关键词：瓶刷聚合物静电介导分子内交联 Janus 纳米复合颗粒