金属往复滑动摩擦噪声源的识别

对金属往复滑动摩擦噪声进行了声学和动力学测量 ,通过对声压级和加速度进行时间历程波形分析、功率谱分析 ,确认摩擦噪声是由参加相对滑动的摩擦副的 1个或 2个部件的振动辐射所产生 ,摩擦噪声的声源体为参加摩擦运动的振动部件     

机械系统摩擦动力学研究进展

摩擦环节对机械系统动力学行为有重要、甚至可能是关键的影响. 深入研究摩擦及摩擦动力学特点,对于解决机械系统中摩擦带来的不利影响, 发挥其有利作用, 是非常重要的. 本文介绍和评述了机械系统摩擦动力学的研究进展, 包括常用的摩擦模型及其特性, 摩擦系统自激振动、强迫振动和摩擦振动控制等. 除理论研究方法之外, 重点讨论了制动噪声振动、摩擦耗能和多领域摩擦振动控制等摩擦动力学的应用研究.     

接触表面不平度对摩擦尖叫噪声的影响

针对摩擦尖叫的间歇性特点,建立了考虑摩擦接触表面不平度的3自由度摩擦自激振动机理模型.应用数值方法分析了接触表面不平度倾角对系统稳定性及瞬态动力学特性的影响,并进行了基于销-盘装置的摩擦尖叫噪声试验研究.结果表明:系统的稳定性主要取决于系统自身的耦合特性,但也与摩擦特性和接触表面不平度倾角的综合作用有关.当接触表面不平度倾角增大时,系统趋向不稳定,会激发尖叫噪声.     

接触共振频率与摩擦噪声频率之间关系的试验研究

在金属往复滑动试验机上用2种尺寸不同和结构略有差别的球-平面摩擦副系统,对接触共振与摩擦噪声的相关性进行了试验研究.结果表明:摩擦系统的接触共振频率非常接近于摩擦噪声频率,两者相对误差不大于2%~5%.对发生尖叫噪声的磨痕形貌进行SEM扫描电镜分析发现:摩擦噪声的发生与摩擦过程中微凸体之间的锤击相互作用有着密切的联系,通过接触共振试验可以辨识实际滑动摩擦系统中最容易发生摩擦噪声的模态频率.     

盘式制动器摩擦噪声特性的试验分析

盘式制动器制动时产生的摩擦噪声不仅影响车辆的驾乘舒适性，还会带来严重的环境噪声污染. 摩擦噪声具有瞬时性与不确定性的特点，至今尚未形成对制动器摩擦噪声机理的统一论断. 基于盘式制动器声振试验台，研究了摩擦系数、摩擦力波动系数和等效A声级三个参数在不同制动压力和制动初速度下的变化规律，结合对摩擦片微观特性的试验分析，从摩擦学角度揭示了盘式制动器摩擦噪声的发生规律及机理. 结果表明:摩擦噪声随制动初速度的增大而减小，随制动压力的增加而先增大后减小；制动摩擦噪声由于摩擦系统不稳定而产生，其产生原因是因为摩擦副表面的沟壑与黏着引起，沟壑与黏着程度与噪声的声压与频率呈正相关关系. 研究结果对于解释制动器摩擦噪声发生机理、控制制动器噪声污染具有重要理论意义和实际价值.      

盘-销摩擦系统摩擦接触力测试与特性分析

测量分析动态摩擦接触力是研究摩擦振动与噪声发生机理的关键.本文中建立了盘-销系统摩擦尖叫试验台架,成功再现了摩擦尖叫.采用三向力传感器对有无摩擦尖叫条件下的动态摩擦接触力进行了测量,并利用小波信号分解、概率密度函数、功率谱密度函数、时频分析等方法进行了分析和讨论.研究发现:在发生摩擦尖叫时,动态摩擦力和法向力发生高频波动,是系统噪声的激励源；无摩擦尖叫时的摩擦力和法向力的动态分量为典型的白噪声随机过程,呈非高斯分布；有摩擦尖叫时的摩擦力和法向力为窄带高频类谐波信号,摩擦力呈非高斯分布,而法向力近似为高斯分布；模态耦合是导致盘-销系统发生动态接触力高频波动以及摩擦尖叫的原因.     

DEPLOYMENT DYNAMICS OF FLEXIBLE SOLAR ARRAYS CONSIDERING FRICTIONAL JOINT

研究了空间漂浮航天器太阳阵展开与锁定过程的刚柔耦合动力学问题. 基于Jourdain 速度变分原理和单项递推组集方法, 建立了太阳阵展开与锁定过程的刚柔耦合多体系统动力学模型,采用虚功率原理推导了铰摩擦对系统动力学方程的贡献. 在以上动力学模型中引入3-D 鬃毛摩擦模型来研究铰链的摩擦特性对太阳阵展开动力学的影响. 所建动力学模型的正确性通过与商业软件ADAMS 和NASTRAN 的联合仿真对比得到了验证,该模型能够有效地预测太阳阵的展开历程以及航天器姿态的动态行为.     

考虑铰摩擦的柔性太阳阵展开动力学研究

研究了空间漂浮航天器太阳阵展开与锁定过程的刚柔耦合动力学问题.基于Jourdain速度变分原理和单项递推组集方法,建立了太阳阵展开与锁定过程的刚柔耦合多体系统动力学模型,采用虚功率原理推导了铰摩擦对系统动力学方程的贡献.在以上动力学模型中引入3-D鬃毛摩擦模型来研究铰链的摩擦特性对太阳阵展开动力学的影响.所建动力学模型的正确性通过与商业软件ADAMS和NASTRAN的联合仿真对比得到了验证,该模型能够有效地预测太阳阵的展开历程以及航天器姿态的动态行为.     

基于小波变换的摩擦噪声模态耦合机理研究

观察分析了往复滑动摩擦条件下摩擦噪声的形成和发展过程，探讨了摩擦噪声的产生机理．结果表明：在往复滑动摩擦条件下产生了2种具有明显不同特征的摩擦噪声：第一种摩擦噪声在摩擦系数较小的摩擦初期即存在，对应的法向主振动与切向主振动几乎同时发生；第二种摩擦噪声在摩擦系数比较大时才出现，对应的法向主振动发生于切向主振动之前．利用小波变换技术进行分析后发现，第一种摩擦噪声对应的动态摩擦力不是源于法向力变化，而第二种摩擦噪声对应的动态摩擦力则明显源于法向力变化，前者同模态耦合机理不符，而后者则支持模态耦合机理．     

表面粗糙度对摩擦尖叫噪声特性的影响

采用不同结构刚度的测量装置,对光滑表面和喷砂处理表面进行滑动摩擦噪声对比试验,研究不同粗糙度表面在不同试验装置上的摩擦尖叫噪声特性及其对摩擦尖叫噪声的影响和作用机理.结果表明:摩擦表面粗糙度和磨损情况对摩擦尖叫噪声的产生及演变具有重要的影响,表面粗糙度越大的喷砂处理表面能更明显地抑制界面摩擦尖叫噪声的产生.本试验条件下,磨屑堆积和黏着剥落等磨损特征对应的黏着撕裂作用更易引起摩擦力高频成分的产生并导致较高强度的尖叫噪声,而喷砂处理的粗糙表面能减轻这些界面因素的形成,削弱摩擦力高频成分,抑制摩擦尖叫噪声的产生.     

不同温度条件下含流体砂岩裂隙摩擦特性的试验研究

砂岩储层中由流体注入导致的地震活动与砂岩断层(裂隙)的摩擦行为有关.为了揭示不同温度条件下含流体砂岩裂隙的摩擦特性,在温度范围为25°C～140°C和有效法向应力范围为4～12 MPa的试验条件下,本文分别对干燥、水饱和以及注CO₂锯切砂岩裂隙进行了速度分级加载试验.试验结果表明:(1)对于干燥砂岩裂隙,增大有效法向应力和升高温度均能增大裂隙的初始摩擦系数,而改变有效法向应力对裂隙摩擦稳定性影响不明显,仅升高温度会略微降低其摩擦稳定性;(2)对于水饱和砂岩裂隙,裂隙的初始摩擦系数同样会随着有效法向应力的增大而增大,但会受到升温的弱化作用,而增大有效法向应力和升高温度均能降低裂隙的摩擦稳定性;(3)对于注CO₂砂岩裂隙,裂隙的初始摩擦系数受有效法向应力和温度变化的影响与水饱和砂岩裂隙相反,但裂隙的摩擦稳定性仅会随着温度的升高而降低,受有效法向应力的影响不明显.因此,砂岩裂隙的摩擦特性受有效法向应力、温度和注入流体类型的共同影响.该试验结果对理解流体注入诱发地震有一定的指示作用.     

GCr15钢-CVDCr_7C_3镀层摩擦副摩擦振动的研究

本文系统地研究了GCr15钢球-CVDCr_7C_3镀层钢盘摩擦副滑动干摩擦引起的摩擦力(切向力)振动特性及其对材料摩擦磨损性能的影响。试件系统在垂直和水平方向上均处于低刚度、小阻尼状态。试验信号由微机采集、处理并进行频谱分析。结果表明,摩擦力振动的类型与正压力有关,而与拖动速度无关;摩擦力呈周期性自持振动时具有与相对滑动速度典型的非线性关系,振动频率接近(略低)于系统在切向的固有频率,而与拖动速度无关;摩擦力呈非平稳随机振动时,振动频率与系统在法向的振动频率有关,而与系统在切向的固有频率及拖动速度都无关;摩擦偶件运动的平稳性与摩擦力振动的类型有关,而与平均摩擦系数无关;摩擦力所耗费的能量与正压力呈比例关系。     

Homogenization in non-linear dynamics due to frictional contact

This work is devoted to a study of the classical homogenization process and its influence on the behavior of a composite under non-linear dynamic loading due to contact and friction. First, the general problem of convergence of numerical models subjected to dynamic contact with friction loading is addressed. The use of a regularized friction law allows obtaining good convergence of such models. This study shows that for a dynamic contact with friction loading, the classical homogenization process, coupled with an homogenization of the frictional contact, enables replacing the entire heterogeneous model by a homogenized one. The dynamic part of the frictional contact must be homogenized by modifying the dynamic parameter of the friction law. Modification of the dynamic parameter of the friction law is function of the type and regime of instability. A calculation of a homogenized friction coefficient is presented in view to homogenizing the static part of the frictional contact when the friction coefficient is not constant over the contact surface. Finally matrix and heterogeneities stresses in the heterogeneous models are identified by using the relocalization process and a frictional contact dynamic analysis of a homogeneous model.     

新型皮肤摩擦特性测量装置的实验研究

研制出新型皮肤摩擦特性测量装置并用于测量人及动物体内、外皮肤的摩擦特性,在不同试验参数下测定了皮肤与假肢接受腔材料之间的摩擦系数.结果表明:该装置法向加载精度高达99.59%;在相同试验条件下测得猪体外皮肤摩擦系数的重复性较好;在人体上、下肢不同部位,只有手掌部位皮肤与其它部位的摩擦系数有显著性差异(P＜0.005);在控制法向载荷和往复移动频率2种模式下得到兔体内皮肤摩擦系数的试验结果具有可比性,摩擦系数随着法向载荷的增加而降低,随着往复移动频率的增加而增大;用该装置摩擦前后其皮肤组织结构有明显变化.     

超声马达转子摩擦材料磨损特性研究

利用MPX－200型销－盘摩擦磨损试验机和自制的超声马达摩擦特性模拟试验台,考察了摩擦材料在普通滑动试验和超声马达试验条件下的磨损性能,研究了接触预压紧力和负载力矩对转子摩擦材料磨损状态的影响,并借助于扫描电子显微镜和光学显微镜对摩擦材料磨损机理进行分析,指出可用绝对转差率Sf描述超声马达定子和转子相对滑动摩擦磨损程度。结果表明,摩擦材料在超声马达试验条件下的磨损状态与普通滑动试验条件下的不同,普通滑动试验时摩擦材料磨损表面形成了层状覆盖膜,而超声马达转子摩擦材料磨损表面无覆盖膜,其表面呈现犁沟磨损和疲劳剥层磨损特征,这种磨损特征随预压紧力和负载力矩变化而变化,与绝对转差率Sf有关,且存在2个临界转变区。     

解三维摩擦接触问题的一个二阶锥线性互补法

针对三维摩擦接触问题的求解，给出了一种基于参变量变分原理的二阶锥线性互补法. 首先， 基于三维Coulomb摩擦锥在数学表述上属于二阶锥的事实，利用二阶锥规划对偶理论，建立 了三维Coulomb摩擦接触条件的参变量二阶锥线性互补模型，它是二维Coulomb摩擦接触条 件参变量线性互补模型在三维情形下的自然推广；随后，利用参变量变分原理与有限元方法， 建立了求解三维摩擦接触问题的二阶锥线性互补法. 较之于将三维Coulomb摩擦锥进行显式 线性化的线性互补法，该方法无需对三维Coulomb摩擦锥进行线性化，因而在保证精度的 前提下所解问题的规模要小很多. 最后通过算例展示了该方法的特点.     

制动用有机摩擦材料的研究进展

随着社会的不断发展和进步,人们对车辆的运行速度、安全性、舒适度和环保化等提出了更高的要求,迫切需要进一步提高制动用摩擦材料的综合性能.本文综述了有机粘结剂、增强纤维、摩擦性能调节剂和填料等有机摩擦材料4大类组分的研究进展,介绍了该领域的一些理论研究工作,希望为我国高性能有机摩擦材料的研制提供一些资料积累和思路.     

二维材料纳米尺度摩擦行为及其机制

二维材料是指厚度仅有单层或数层原子的晶体或非晶材料,其优异的物理、力学和化学性能给纳米尺度超薄固体润滑材料的设计和发展带来了新的契机.同时,二维材料独特而简单的拓扑结构也为深入了解摩擦的微观机制提供了一个理想的对象.论文综述了以石墨烯为主的二维材料纳米尺度摩擦和磨损研究的进展.根据相对运动形式的不同,分别介绍了二维材料的层间滑动和表面摩擦行为,并详细阐述了这些独特行为背后的微观物理机制;同时还重点介绍了若干种影响和调控二维材料表面摩擦性能的典型方法和策略,以及二维材料纳米尺度的磨损行为及其失效模式.最后,还对纳米尺度二维材料摩擦研究进行了小结,并展望了该领域尚待探索的若干研究方向.     

相对湿度对几种摩擦副静摩擦系数的影响

在自制的试验台上考察了相对湿度对金属－金属摩擦副、金属－石墨摩擦副、金属－TiN涂层摩擦副及金属－WC涂层摩擦副的静摩擦系数的影响。结果发现,相对湿度对金属－石墨摩擦副和金属－WC涂层摩擦副的静摩擦系数没有影响,而对金属－金属摩擦副和金属－TiN涂层摩擦副的静摩擦系数有影响。利用分形接触模型推导并计算了由水膜的弯月面效应引起的附加静摩擦系数,计算结果与实际变化趋势相吻合,静摩擦系数的计算值比实际值稍偏大。