扭动微动温度场数值分析

为探讨摩擦热对扭动微动的影响,进而深入了解扭动微动磨损损伤机理,基于有限元方法,开展扭动微动接触表面及次表面温升行为研究。通过分析不同法向荷载和微动频率下的表面及次表面温升得出:接触表面及次表面均有明显温升分布;且法向荷载和微动频率对表面温升有重要影响;表面温升主要由摩擦生热控制,同时也与热传导有关,而次表面温升主要由热传导控制。     

Ti6Al4V钛合金扭转复合微动特性研究

采用球/平面接触模型,研究了Ti6Al4V钛合金试样在52100钢球作用下的扭转复合微动特性。利用ABAQUS建立了摩擦副的三维有限元模型,研究了当法向荷载为50 N时,不同倾斜角(10°~60°)和不同角位移幅值(0.25°~5°)下的扭转复合微动。结果表明:随着倾斜角或角位移幅值的增加,接触压力略有增加;Mises等效应力云图在试样的接触表面和厚度方向均呈现出不对称性,主要是由转动分量引起;随着倾斜角的增加,扭转复合微动由扭动微动控制逐渐变为转动微动控制。因此,扭转复合微动特性非常依赖于倾斜角和角位移幅值。     

变载荷对45钢摩擦副摩擦磨损性能的影响

针对实际工况中,45钢是在有润滑的状态下工作,且所受的载荷是变化的情况,课题组在自行改装的MMS-2A型多功能摩擦磨损试验机上采用环一块接触摩擦方式进行了实验,研究了在油润滑状态下变载荷对45钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,与干摩擦条件下的磨损性能进行对比;并对45钢磨损表面进行了观察。结果表明：干摩擦和油润滑状态下的45钢摩擦副的摩擦因数呈现不同的变化趋势;油润滑条件下的磨损量比干摩擦条件下的磨损量要小很多;在油润滑条件下,45钢的磨损机理主要表现为磨粒磨损和疲劳剥落。研究验证了油润滑的存在有助于改善材料的耐磨性。     

考虑热力耦合效应的磨损剥层机理研究与计算分析

现有的摩擦磨损机理与计算理论较少涉及滑动摩擦过程中的温度效应,提出了考虑摩擦温度应力与机械应力耦合情况下的一种摩擦磨损新机理与计算模型。具体地,首先依据摩擦界面原子受迫振动温升模型与计算理论得到滑动摩擦的界面摩擦热,应用热传导理论计算了摩擦金属体的温度分布;然后对单纯摩擦温度应力下金属基体的裂纹开展条件与分布规律进行了分析,提出了考虑热应力和界面循环剪切应力耦合作用的材料磨损剥层新机理,建立了该机理下的磨损物理模型,在合理假设的基础上推导了摩擦磨损计算公式;最后对一些典型的磨损现象进行了探讨。     

电子连接器微动摩擦磨损问题研究综述

电子连接器在实际工作过程中,由于受到温度变化与振动激励等因素的影响,在其接触位置会产生微动摩擦磨损行为,导致接触电阻发生瞬时增大的现象,从而导致连接器断路失效,因此确保电子连接器的正常工作对保证电子系统的运行稳定性和可靠性意义重大。概括了近年来国内外学者对该问题的研究进展,从电子连接器的试验研究与分析,建模仿真与分析,影响因素研究与分析,失效机理,改进措施等5个方面对电子连接器的微动摩擦磨损研究现状进行阐述,并对该领域存在的一些问题进行讨论,力求能为广大研究者提供新的研究思路,也能为工程师提供有益的设计参考。     

涂层锆合金包壳管切向微动磨损数值预测模型研究

为建立涂层锆合金包壳微动磨损的有限元计算分析模型,预测切向工况下的最大磨损深度,基于包壳-格架的实际几何特征建立了涂层锆合金包壳-刚凸接触系统的有限元模型,采用Archard磨损模型计算磨损量,结合ABAQUS的ALE功能和UMESHMOTION子程序模拟磨损过程。根据微动磨损试验结果分析磨损系数随磨损周次的变化情况,并拟合其函数关系。有限元计算的最大磨损深度和最大深度的位置与试验结果相符,表明所建立的模型可用于涂层锆合金包壳切向微动磨损最大深度的预测。     

千吨级注塑机十字头轴孔配合的接触分析

针对曲肘式注塑机短连杆与十字头轴孔配合接触部分容易发生疲劳失效状况,以短连杆与十字头轴孔配合接触 对为研究对象,应用有限元法通过等效简化建立有限元接触模型。充分考虑轴孔配合表面接触微粒间的相互作用影响, 运用大型有限元软件ANSYS中的非线性有限元仿真方法,数值计算并分析了不同作用力、不同摩擦系数下接触面的接 触状态。结果表明,轴孔配合在轴受作用力变形后,接触面出现应力集中,接触应力与摩擦应力由轴外侧往内侧逐渐递 增,为分析轴孔配合接触失效提供了一定的依据。     

载荷和添加透辉石／AlTiB对氧化铝基陶瓷导轨材料摩擦磨损特性的影响

对透辉石／AlTiB增韧补强Al2O3基陶瓷导轨材料磨损率和载荷的关系进行理论预测，建立了基于拉伸应力的磨损模型；采用淬火45。钢作为对磨环，探讨了其不同载荷下的摩擦磨损行为与机制，用扫描电镜观察了磨损表面形貌．结果表明，磨损模型理论值较好地预测了试验值；随着负载的增加，试样的磨损率总体呈现增加的趋势；而摩擦系数均随载荷的增加而降低；透辉石和A1TiB中间合金的加入有利于改善Al2O3基陶瓷导轨材料的摩擦特性和耐磨损性能；纯Al2O3磨损率的数量级为10^-15m^3／N·m，添加透辉石和A1TiB中间合金的陶瓷导轨材料磨损率的数量级为10^-16m^3／N·m；纯Al2O3的磨损机理为脆性断裂和晶粒剥落，添加透辉石和AlTiB中间合金的陶瓷导轨材料磨损机理为机械冷焊、塑性变形、微断裂和晶粒剥落．     

刚性圆柱形平压头作用下的梯度夹层界面应力场

本文主要研究均匀涂层-功能梯度材料界面层-均匀半空间三层结构模型中均匀涂层与功能梯度材料层之间界面处的无摩擦轴对称接触问题的界面应力场。文中建立三层结构的理论计算模型,利用积分变换技术将数学模型转化为奇异积分方程,得到梯度材料夹层轴对称接触问题的表面位移解,再通过数值方法,得到梯度材料夹层的界面应力场。文中分析讨论了刚性圆柱形平压头作用下的均匀涂层与梯度材料夹层界面处的应力分布情况,探讨了剪切弹性模量比值、接触半径对界面处正应力、剪切应力分布的影响。研究表明,剪切弹性模量比值对界面处应力均产生重要的影响,随着剪切弹性模量比值的递增,界面层正应力呈递减趋势,而界面层剪切应力呈递增趋势,且接触半径的不同,也会改变影响的幅度。调整剪切弹性模量,是实现抑制裂纹萌生的一种有效途径。此外,作者主要从事新型功能材料接触力学的研究工作。     

球型支座转动机构研究及设计

针对球型支座在转动时,侧面滑动副由面接触变为线接触,易带来摩擦副表面破坏的问题,为横向活动支座增加了转动机构,该转动机构主要是在上、下支座板之间设置转动块,转动块一侧固定滑动材料与上支座板对摩,实现支座的横向位移,另一侧与下支座板的圆弧凸缘接触,实现支座的转角要求。该转动机构不仅避免了支座有转角时摩擦副的破坏,同时也满足支座的位移和转角要求。通过对支座运动及受力状态的分析,找出了转动机构的受力最不利状态,并对此状态下的上支座板挡块、滑板及接触凸缘进行了应力计算,计算结果均满足设计要求。     

材料及表面状态对弱电接点性能的影响

本文扼要介绍了各类弱电接点材料的主要表面特性,讨论了镀层质量（孔隙率）和中间镀镍层对弱电接点件电接触性能的影响,并指出了电接触润滑剂在防止电接触早期失效（微动腐饮）方面的重要作用。     

搅拌摩擦焊双轴肩搅拌针产热模型与温度场研究

为了探究双轴肩搅拌摩擦焊接工艺参数对焊接过程中产热的影响,实现工艺优化,在实际焊接过程中,课题组将焊接工艺中的焊接速度和搅拌针旋转速度引入模型,并综合考虑上、下轴肩和搅拌针在焊接稳定阶段与工件不同的接触模型,分析搅拌针的受力状况,建立了搅拌针受力模型;基于受力模型建立了轴肩和搅拌针的产热模型,对该模型进行数值模拟;通过数值模拟的数据与实测数据对比分析,修改工艺参数中的搅拌针旋转速度,分析工艺参数与产热的关系。结果表明：建立的双轴肩搅拌摩擦焊产热模型可以准确预测实际焊接过程中产生的温度;此外,在一定范围内增加搅拌针旋转速度,焊接产生的温度也随之增加并且在焊缝中心温度呈哑铃状分布。     

考虑缆索滑移的精细化索鞍模型

提出了一种通用性较强的索鞍建模方法，以实现对主缆与鞍座脱开、接触及滑移行为的精细化模拟。采用这一方法对泰州长江大桥鞍座抗滑特性试验进行了有限元再现，同时分析了不平衡索力加载条件下鞍座的受力和滑移特性。结果表明：鞍座模型能较好地再现试验中滑移特性；在不平衡索力加载时，索鞍径向压力和切向摩擦力随荷载的增加有不同程度的增大，由非加载端至加载端也明显呈现增大的趋势；采用规范公式对滑移安全系数的计算仅与鞍顶局部安全系数相近，规范给定安全系数k=2[WT]的界限状态对应主缆和鞍座间开始有局部滑移发生的状态。     

多点接触粘滑驱动微动平台复合运动模型构建

为了精确模拟基于多点接触粘滑驱动原理的微动平台动态微位移输出，验证粘滑驱动原理在微动平台应用的可行性，课题组基于4稳态电磁执行器的粘滑驱动微动平台，建立了一种复合动态模型。该动态模型包含4个子动态模型,即磁力计算模型、LuGre摩擦模型、碰撞反弹模型和质心偏移模型；课题组在此基础上搭建了实验平台，研究了不同驱动电流对微动平台动态输出位移影响。结果表明：复合动态模型模拟动态位移输出与实验输出趋势基本一致，验证了所提出和建立的复合动态模型的有效性。     

异种金属搅拌摩擦对接焊研究进展

搅拌摩擦焊在异种金属连接上有着重要运用，从焊接工艺参数、接头力学性能、界面金属间化合物层及材料流动等方面概述了近年来国内外异种铝合金、铝合金 钢、铝合金 镁合金、铝合金 铜合金、铝合金 钛合金搅拌摩擦对接焊，并论述了异种金属搅拌摩擦对接焊数值模拟技术的研究进展。指出了目前对异种金属搅拌摩擦对接焊数值模拟技术的研究存在如数值模拟方法、材料本构模型、热源模型和边界摩擦模型等方面的不足；提出今后要完善搅拌摩擦对接焊模型，为工程实际运用提供快捷可靠的技术支持。     

静电喷雾润滑液滴的荷电特性和摩擦磨损性能

采用十二烷基苯磺酸钠表面活性剂对Accu Lube LB 2000基础油进行改性处理来提高其电导率,获得了适用于静电喷雾润滑的润滑液。通过目标网状法检测改性润滑液的荷电性能,利用四球摩擦磨损试验分析润滑液流量、时间和载荷对静电喷雾润滑摩擦磨损性能的影响。结果表明,表面活性剂溶液体积含量为5%的润滑液具有较稳定的乳化状态,且电导率可达到6.5×10 -5 S/m,能满足静电喷雾润滑的荷电要求;与普通喷雾润滑相比,静电喷雾润滑在不同润滑液流量与载荷下均能获得更好的减摩抗磨性能,尤其是在润滑液流量为5 mL/h和载荷为147 N下作用效果更显著。     

一种基于温升监测的输电线路耐张线夹缺陷智能诊断方法

以220 kV输电线路耐张线夹为对象,建立了耐张线夹温升计算有限元模型,分析了耐张线夹不同部位出现缺陷后温度场的分布规律,构建了耐张线夹温升与缺陷的关联关系模型,通过数据挖掘方法实现耐张线夹缺陷的快速智能诊断。仿真结果表明:正常工作状态下,耐张线夹两端导线压接处的温度略高于螺栓紧固处;耐张线夹的整体温度随着接触电阻的增大而升高,而螺栓紧固部位的接触电阻对耐张线夹的温度变化影响较大。实际监测温升数据诊断结果表明,所提出的方法可以有效诊断输电线路耐张线夹的缺陷类型。     

载重子午线轮胎稳态滚动有限元分析

以ABAQUS软件为平台,建立了子午线轮胎稳态滚动分析的三维有限元模型。在有限元模型中充分考虑到轮胎材料、结构的复杂性,轮胎与轮辋过盈配合,轮胎与地面的摩擦等状况,对轮胎在标准气压、额定载荷下的不同滚动状态进行了模拟。分析了不同工况下轮胎接地面的法向应力、摩擦应力和带束层帘线应力分布等滚动特性,为轮胎的结构设计、振动与噪声分析提供了依据。     

轮胎模型动态特性及参数分析

基于LuGre摩擦理论对不同路面条件下轮胎动态摩擦力进行仿真分析,表明轮胎在行驶过程中受到的摩擦力有明显的"迟滞"现象,且受到路面条件的影响,能较好地反映轮胎与路面接触时的动态特性。根据轮胎模型建模理论搭建了动态轮胎模型,通过路面附着系数与滑移率曲线对其参数进行分析,选取了合适的轮胎参数进行模型仿真分析,验证了搭建的动态轮胎模型的准确性和鲁棒性。仿真结果表明:基于LuGre理论搭建的动态轮胎模型能较好地模拟车辆行驶过程中轮胎的动态受力特性。     

基于ANSYS Workbench的角接触球轴承摩擦热仿真研究

为探究角接触球轴承的生热和机械性能对其工作精度和使用寿命的影响，课题组基于Palmgren摩擦生热理论，建立了轴承热 结构耦合模型；利用ANSYS Workbench有限元仿真软件分析了不同转速和载荷对轴承温升的影响，求解出轴承零件的温度分布；将仿真结果与实验结果的变化趋势进行比较，验证理论模型的正确性，最后得到轴承的热特性规律。结果表明：随着内圈转速的加快和轴向载荷的增大，各部件的温度都会升高，其中滚珠的温度升高幅度最大；且转速对生热量和温升的影响更显著。该研究结果可为轴承结构的热优化设计提供参考。