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固体表面液滴铺展与润湿接触线的移动分析

物理学报 2016年第1期65卷 348-355页

作者：焦云龙刘小君逄明华刘焜合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

液滴在固体表面上的铺展行为与润湿特性对许多工业生产过程的研究具有重要意义.根据液滴在光滑表面上的受力情况,建立了液滴平壁铺展的动力学模型.应用润滑近似方法和二维Navier-Stokes方程,建立了液滴沿理想表面铺展的动量和连续性方程... 详细信息

液滴在固体表面上的铺展行为与润湿特性对许多工业生产过程的研究具有重要意义.根据液滴在光滑表面上的受力情况,建立了液滴平壁铺展的动力学模型.应用润滑近似方法和二维Navier-Stokes方程,建立了液滴沿理想表面铺展的动量和连续性方程.根据建立的方程,应用数值解法求解并详细分析了液滴在铺展过程中膜厚、接触线铺展半径以及铺展速度随时间的变化关系.研究结果表明:液滴的铺展过程可分为扩展和收缩两个阶段,铺展过程伴随着表面能、动能以及各种势能的相互转化,液滴最终的铺展半径大小由固体基面固有的润湿特性所决定;液滴在铺展过程中出现的"坍塌效应"与弯曲液面处的Laplace压力差有关;铺展半径随时间变化的标定律近似满足"1/7"次方标度律.

关键词：铺展行为润湿特性润滑近似标度律

密集剪切颗粒流中速度波动和自扩散特性的离散元模拟

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物理学报 2014年第13期63卷 254-262页

作者：孟凡净刘焜合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

分析了平行板间密集剪切颗粒流的平均速度、速度波动、区域划分和自扩散特性.为了分析以上问题,建立了平均固体体积分数为0.80剪切平行板间密集颗粒流的离散元物理模型.研究结果表明:间隙间颗粒的平均速度从上到下逐渐增大,波动速度恰... 详细信息

分析了平行板间密集剪切颗粒流的平均速度、速度波动、区域划分和自扩散特性.为了分析以上问题,建立了平均固体体积分数为0.80剪切平行板间密集颗粒流的离散元物理模型.研究结果表明:间隙间颗粒的平均速度从上到下逐渐增大,波动速度恰好相反;纵向的平均速度、波动速度较小,这一点稀疏剪切颗粒流正相反;根据剪切率和平均速度大小把间隙间纵向区域依次划分为类固体、振荡和类流体区域,并得出了波动速度对剪切率的依赖关系;间隙间颗粒的自扩散主要集中在横向,而稀疏剪切颗粒流在纵向的自扩散同样较突出.通过对流变和扩散特性的模拟分析,直观地反映了颗粒的微观流变特性,有益于密集剪切颗粒流的流变机理的研究.

关键词：密集颗粒流离散元流变自扩散

离散元法金属粉末高速压制过程中力链特性量化研究

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机械工程学报 2018年第10期54卷 85-92页

作者：张炜周剑于世伟张雪洁刘焜合肥工业大学摩擦学研究所

力链作为粉末颗粒体系中细观力学尺度结构,起到微观粉末运动与宏观力学性质变化联系纽带作用。采用离散元方法对金属粉末高速压制过程进行模拟,通过数目、长度、强度、准直系数这四种评估标准对力链特性进行量化研究,对比高速压制与一... 详细信息

力链作为粉末颗粒体系中细观力学尺度结构,起到微观粉末运动与宏观力学性质变化联系纽带作用。采用离散元方法对金属粉末高速压制过程进行模拟,通过数目、长度、强度、准直系数这四种评估标准对力链特性进行量化研究,对比高速压制与一般压制状态下力链特性的差异,分析不同因素对高速压制中力链特性的影响。研究结果表明:高速压制过程与普通压制过程的力链初始状态具有差异,且高速压制过程中力链数目、长度、强度、准直系数均经历更为快速的变化过程。针对高速压制过程,颗粒间摩擦因数μ为0与非0条件下力链特性差异较大;不同初始密集程度下力链特性变化过程不同,但最后均较为接近;随着冲击速度的增加,力链特性变化幅度也逐渐增大。研究工作拓展了基于力链层面分析粉末高速压制过程中密度均匀化及致密化过程的理论基础。

关键词：金属粉末高速压制力链量化离散元

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无铅含铋铜-钢双金属轴承材料的摩擦学特性

中国有色金属学报 2011年第5期21卷 1038-1044页

作者：尹延国林福东焦明华解挺俞建卫田明合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

采用常规粉末冶金方法制备无铅含铋铜-钢双金属轴承材料,在HDM-20端面摩擦磨损试验机上进行边界润滑条件下的摩擦磨损试验,分析无铅含铋铜-钢双金属轴承材料的减摩、抗粘着性能及其承载能力,并与典型的铜铅轴承材料(Cu10Sn10Pb)及铜锡... 详细信息

采用常规粉末冶金方法制备无铅含铋铜-钢双金属轴承材料,在HDM-20端面摩擦磨损试验机上进行边界润滑条件下的摩擦磨损试验,分析无铅含铋铜-钢双金属轴承材料的减摩、抗粘着性能及其承载能力,并与典型的铜铅轴承材料(Cu10Sn10Pb)及铜锡合金材料的性能进行对比。结果表明:无铅含铋铜轴承材料中的低熔点组元铋(熔点为271℃)能阻碍因油膜破裂而引起的摩擦副局部区域的直接接触,体现出较好的减摩和抗粘着性能;当铋含量为3.0%(质量分数)时,无铅含铋铜基轴承材料的减摩,抗粘着咬合性能良好,承载能力较强,接近或优于典型铜铅轴承材料的性能。

关键词：含铋铜基轴承材料无铅摩擦学特性

动态摩擦因数对蝶式制动器温度场影响的试验和模拟研究

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机械工程学报 2016年第10期52卷 150-157页

作者：周俊峰王伟张晨刘焜合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

针对蝶式制动器制动过程中温度场研究的需要,利用相似原理研制定速制动试验台,用以模拟摩托车匀速下长坡时的制动工况。制动试验台用车床的三爪卡盘控制固定在旋转轴上的制动盘做定速旋转运动,内外摩擦片通过液压力夹紧制动盘,使制动盘... 详细信息

针对蝶式制动器制动过程中温度场研究的需要,利用相似原理研制定速制动试验台,用以模拟摩托车匀速下长坡时的制动工况。制动试验台用车床的三爪卡盘控制固定在旋转轴上的制动盘做定速旋转运动,内外摩擦片通过液压力夹紧制动盘,使制动盘与摩擦片发生摩擦运动,通过热电偶、拉压力传感器、压力表、热成像仪分别测出定速制动50 s的摩擦片上固定点的温度变化、制动扭矩(经计算得出)的动态变化、制动力的均值、制动盘摩擦区域的温度场变化,实时显示并记录下来。定速制动摩擦试验机能实现不同转速、不同制动力等条件下,制动过程中的各变量的动态测量。试验还选取热成像仪测得的最大的温度为变量,研究摩擦因数随温度的变化。在试验的基础上,用ABAQUS对制动盘与摩擦片的相互作用做了一些仿真和分析。仿照实际模型1∶1建模,加载与边界条件与实际模型相同,将测得的摩擦因数随温度变化的数据输入接触条件,仿真得到制动盘与摩擦片温度场的变化。仿真与试验的结果对比表明摩擦因数动态变化的接触模型能很好的模拟制动的实际工况。

关键词：蝶式制动摩擦试验研究 ABAQUS 接触模型

微观凸织构及润湿性对橡胶滑动接触界面摩擦特性的影响

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中国表面工程 2022年第1期35卷 162-172页

作者：裴宁刘小君季佳伟张涛王兆长焦云龙刘焜合肥工业大学摩擦学研究所合肥230026

橡胶材料在日常生活和工业发展中有着广泛的应用,现有研究主要针对橡胶材料的黏弹特性、表面改性等方面展开,而固体表面微观织构对橡胶滑动接触界面摩擦特性的影响研究较少。针对橡胶滑动接触界面,在往复式摩擦试验机上以钢球和PDMS橡... 详细信息

橡胶材料在日常生活和工业发展中有着广泛的应用,现有研究主要针对橡胶材料的黏弹特性、表面改性等方面展开,而固体表面微观织构对橡胶滑动接触界面摩擦特性的影响研究较少。针对橡胶滑动接触界面,在往复式摩擦试验机上以钢球和PDMS橡胶块组成摩擦副进行往复摩擦试验,通过改变织构类型和形貌参数来对不同表面形貌下的橡胶滑动摩擦特性进行相关探究,同时还考虑表面润湿性对界面摩擦因数的影响。试验研究表明:润滑状态下橡胶表面添加适当凸织构会降低滑动摩擦因数,微织构形状、面积占有率、高度和直径对橡胶表面滑动摩擦因数和接触角大小都有影响,尤其对于长槽织构,其摩擦因数和接触角大小呈现出方向性。结合摩擦因数和润湿性规律发现,一定范围内增大凸织构直径,橡胶表面润湿性变好,摩擦因数减小;增大凸织构面积占有率、高度时橡胶表面润湿性变差,摩擦因数反而减小。研究橡胶表面微观凸织构及其诱发的润湿性变化对橡胶滑动接触界面摩擦特性的影响,可为橡胶材料表面的摩擦学设计提供理论基础。

关键词：微观凸织构润湿性橡胶滑动接触界面摩擦特性

石墨表面金属化对铜基复合材料摩擦学性能的影响

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中国有色金属学报 2007年第10期17卷 1637-1643页

作者：焦明华尹延国俞建卫解挺杜春宽刘焜吴玉程合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

利用化学镀技术制备镀铜和镀镍石墨粉,采用粉末冶金复压复烧工艺制备铜基石墨自润滑复合材料,测试了复合材料的摩擦磨损性能,利用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪等分析该复合材料的结构、摩擦磨损性能及机理。结果表明:石墨表面铜、镍镀... 详细信息

利用化学镀技术制备镀铜和镀镍石墨粉,采用粉末冶金复压复烧工艺制备铜基石墨自润滑复合材料,测试了复合材料的摩擦磨损性能,利用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪等分析该复合材料的结构、摩擦磨损性能及机理。结果表明:石墨表面铜、镍镀层改善了石墨和铜合金基体界面结合,摩擦过程中所形成的润滑膜与基体粘附性好,显示出更好的润滑减摩效果,摩擦副摩擦因数由0.24降低到0.20,磨损率降低约50%;实验条件下,6%(质量分数)石墨铜基复合材料经历轻微磨损、中等磨损和严重磨损3个磨损过程;而6%镀铜、镀镍石墨铜基复合材料只经历轻微磨损和中等磨损两个磨损过程。

关键词：铜石墨金属化复合材料摩擦学

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潮湿路面上胎面花纹对轮胎附着性能的影响

农业工程学报 2007年第6期23卷 33-38页

作者：张彦辉刘小君王伟刘焜合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

该文把轮胎的黏性滑水现象模拟为轮胎胎面单元和粗糙路面之间的挤压、动压膜问题。在平均流量模型的基础上,采用数值分析的方法,考虑了轮胎花纹的排水作用,研究了不同的胎面花纹对轮胎附着性能的影响,并对不同花纹胎面单元的压力分布等... 详细信息

该文把轮胎的黏性滑水现象模拟为轮胎胎面单元和粗糙路面之间的挤压、动压膜问题。在平均流量模型的基础上,采用数值分析的方法,考虑了轮胎花纹的排水作用,研究了不同的胎面花纹对轮胎附着性能的影响,并对不同花纹胎面单元的压力分布等进行了深入分析。计算结果表明,在选取的几种花纹模型中交叉花纹轮胎的附着性能最好。这些结果为轮胎胎面花纹的抗湿滑设计提供了理论依据。

关键词：混合润滑黏性滑水平均流量模型轮胎花纹雷诺方程

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典型微藻生物油的润滑性能和作用机理研究

摩擦学学报 2014年第3期34卷 291-296页

作者：徐玉福胡献国俞辉强胡立人合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

鉴于对生物质能源的需求日益增长,将典型微藻生物油添加到CD 15W-40柴油机油中实现部分替代.采用四球摩擦磨损试验机考察了生物油的润滑性能,利用现代表面分析技术探讨了其作用机理.结果表明:微藻生物油有很好的润滑效果;随柴油机油中... 详细信息

鉴于对生物质能源的需求日益增长,将典型微藻生物油添加到CD 15W-40柴油机油中实现部分替代.采用四球摩擦磨损试验机考察了生物油的润滑性能,利用现代表面分析技术探讨了其作用机理.结果表明:微藻生物油有很好的润滑效果;随柴油机油中生物油添加量的增大,摩擦系数逐渐降低、钢球磨斑直径先减小后增大;当生物油的添加质量百分数为10%时,柴油机油的摩擦学性能较优.其中,利用La2O3催化液化制备的生物油的润滑性能优于直接液化制备的生物油,能显著降低摩擦系数和钢球磨斑直径.就润滑机理而言,润滑油中的含C、N有机物在摩擦副接触表面吸附、沉积形成润滑膜,同时摩擦副滑动表面经摩擦化学反应生成由Fe2O3和FeN组成的保护膜,从而起到良好的润滑防护作用.相关研究结果可望为拓展生物油的应用提供参考.

关键词：微藻生物油润滑性能作用机理