Passive vibration absorber effect on the machining surface quality of a flexible workpiece

This paper presents a study of the vibratory behaviour of a flexible workpiece subject to a milling end operation. Indeed, this vibratory behaviour is critical, especially when the excitation frequency is near to the resonance. For this reason, passive vibration suppression is considered in order to attenuate the dynamic response of the milled workpiece and decrease the dynamic effect on the resulting machined surface roughness and flatness. In order to confirm the efficiency of the passive vibration suppression, the vibratory behaviour and the quality (roughness and flatness) of a machined surface are studied without and with passive absorber (TMD) using a finite-element model.     

磨合表面形貌特征参数的提取及分析

在销-盘式摩擦磨损试验机上对船用柴油机活塞环-缸套材摩擦副进行磨合磨损试验,采用光学显微镜对不同磨损阶段的磨损表面形貌进行观察分析,应用小波分析和奇异值分解提取磨损表面统计特征的低频特征参数和高频特征参数.结果表明:低频特征参数和高频特征参数刻画了磨合表面的形貌特征,可以作为磨合表面的特征参数;低频特征参数反映了磨合表面的接触面积,其值愈大,接触面积愈大;高频特征参数反映了磨合表面的粗糙度,其值愈大,粗糙度愈小.     

表面粗糙度对微细管内气体流动特性的影响

采用了表面粗糙度粘性系数模型对微细管内的气体流动进行数值模拟，以研究微管内壁表面粗糙度对微管内气体流动的影响。运用本文改进的表面粗糙度粘性系数模型，数值模拟与实验数据十分吻合。计算结果表明，进出口压力一定时，表面粗糙度对流场的压力、密度及温度分布的影响不大，但是对速度场的影响十分显著，表面粗糙度使气体流动速度减小，并使壁面附近的速度梯度减小，从而使通过管道的气体质量流量减小，在微管内的气体流动中，表面粗糙度的影响是不能被忽略的。     

粗糙表面滑动轴承非牛顿介质润滑的计算

分析了轴承润滑中非牛顿介质的流变特性以及轴承表面形貌对润滑效果的影响,推导出了修正的雷诺方程,在方程中用差分粘度和第一正应力差函数表征非牛顿介质的流变特性,采用流量因子表征表面形貌的作用.结果表明:差分粘度的变化是影响润滑结果的主要因素,它取决于不同介质的动态参数和剪切频率范围,非牛顿介质润滑的承载力并非总高于或低于牛顿介质;在动载荷条件下,第一正应力差效应使油膜压力明显增大;影响流量因子的2个因素为表面形貌的粗糙度和纹理,但其作用远小于非牛顿介质流变特性的影响.     

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.     

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.     

DIFFERENCE BETWEEN ARTIFICIAL AND COMMERCIAL PIPES IN TRANSITION ZONE1)

管路沿程损失是教学中要讲的内容。其中在过渡粗糙区,人工管和商业管的沿程损失系数存在差异。本文对此差异做了初步分析。从学生对此差异的理解和表面粗糙度的含义两方面探讨了表面粗糙度对此差异的影响。量化探讨表面粗糙度在过渡粗糙区的作用仍是个问题。     

表面粗糙度对Glidcop和Q345低周疲劳寿命影响的试验研究

为考察表面粗糙度对弥散增强铜合金Glidcop和低合金钢Q345疲劳寿命的影响,对两种材料都加工了不同粗糙度等级的试样,在常温下进行了应力控制的低周疲劳试验,并对断后的试样进行了扫描电镜观察。结果表明,两种材料共有的现象是:粗糙表面削弱了低周疲劳性能,随着表面粗糙度的增大,低周疲劳寿命呈下降趋势;表面粗糙度对主裂纹的形成时间有影响。不同的现象是:低周疲劳寿命与表面粗糙度的关系Glidcop为线性,而Q345则为幂函数;Glidcop的断口有轻微颈缩,疲劳辉纹明显,Q345的主裂纹沿着试样的径向和周向同时扩展,大粗糙度下辉纹支离破碎。因此,表面粗糙度对疲劳寿命的影响既表现出共同的现象,又呈现为材料相关性。本文的结果将为这两种材料制成的承受低周疲劳构件的表面粗糙度选取提供参考。     

基于表面粗糙度影响的摩擦声发射特性研究

接触表面粗糙度是影响摩擦的重要因素之一,而摩擦为复杂的动态过程,在线测量非常困难.为了研究表面粗糙度对摩擦的影响,利用声发射技术对不同粗糙度表面的摩擦过程进行了检测.研究结果表明：摩擦系数随着表面粗糙度的增大而增大,但当粗糙度增至一定程度时,摩擦系数随着表面粗糙度的增大而减小;声发射信号各参数（振铃计数、振幅、能量）随表面粗糙度的变化规律与摩擦系数随粗糙度的变化规律一致;声发射信号各参数与表面粗糙度存在密切的对应关系,因此,用声发射技术实时监测摩擦过程是可行的.     

偶件表面粗糙度对碳纤维增强尼龙复合材料摩擦学性能的影响

在栓-盘摩擦磨损试验机上考察了干摩擦条件下偶件表面粗糙度对碳纤维增强尼龙（PA1010）复合材料摩擦学性能的影响,采用不迩显微镜观察分析了偶件表面转移膜的形貌。结果表明,碳纤维能够明显提高PA1010的耐磨性能,当碳纤维增强相的质量分数为10%和20%时,增强PA1010复合材料的磨损率比非增强PA1010的降低3～6倍。这是由于碳纤维起到了承载作用并具有较强的抗犁削能力所致,磨损表面形貌光学显微分析表明：磨损前后偶件表面形貌发生了明显的变化;当偶件表面粗糙度Ra处于0.11～0.13um范围内时,复合材料的摩损率最低;随Ra值的增大或减小微切削和转移膜疲劳脱落加剧致使复合材料的磨损率快速增大。     

轮轨试样表面粗糙度取向对油润滑下摩擦系数的影响

黏着力是列车安全与平稳运行的关键因素之一.最大黏着力与摩擦力有关,摩擦力的减小会导致黏着力的降低.表面粗糙度及其取向是影响摩擦系数的重要因素,然而,有关表面粗糙度取向对于混合润滑状态下摩擦系数的影响的研究结论似乎是矛盾的.用激光离散改性技术将车轮试样表面制备成具有菱形、纵纹、横纹3种典型的形貌,并且与不作激光离散改性处理的车轮试样作对比,用基于确定性模型的统一雷诺方程数值分析法和小比例尺度的轮轨试样摩擦学实验,得到的结论是:在油润滑状态下,激光表面形貌大幅提高摩擦系数,其中菱形对应的摩擦系数最大,纵纹与横纹的摩擦系数相差不大,摩擦系数的大小主要取决于由表面粗糙度取向决定的接触区内粗糙峰接触压力与总压力之比,侧流效应也是影响摩擦系数的重要因素,它主要取决于接触区内表面粗糙度的取向.     

涂层表面粗糙性对流体噪声的影响

在铝合金回转体表面涂上一定粗糙度的低表面能涂层，涂层表面的不平度平均高度在６．３～１０．０μｍ时，涂层模型表面为光滑水力壁，这时表面粗糙所引起的那部分流噪声可忽略不计．在光滑（Ｒｚ＝３．２～６．３μｍ）的铝合金模型表面喷涂涂层后，涂层表面较粗糙（Ｒｚ＝１０．０～２０．０μｍ）时，同样在相应的频率范围内涂层模型仍有降噪的效果，而且对不同涂层材料其表面粗糙度对流噪声的影响也不相同．     

球体入水空泡演变和运动特性影响试验研究

为了探究表面粗糙度对球体入水空泡演变及运动特性的影响,基于实验室开放水槽试验系统,选取了5种表面粗糙度的球体,使用高速摄像机记录入水过程,并得到了各个球体的入水空泡、喷溅的演变过程以及运动特性的变化。发现入水空泡和喷溅的闭合都会给球体一个负方向的加速度。通过对比不同表面粗糙度球体的位移、速度、加速度曲线,发现表面粗糙度最大的球体在砰击阶段结束后,其速度会明显小于其他球体,并且表面粗糙度对球体运动的影响主要体现在入水早期。分析了上述各球体的入水空泡闭合后,与自由面相连的空泡的收缩运动,发现其收缩速度和加速度曲线均会出现极大值点,呈现出球体表面粗糙度越大出现得越早的趋势。

     

Permissible Height of the Surface Roughness in a Turbulent Boundary Layer with a Streamwise Pressure Gradient

The results of an experimental investigation of the effect of the streamwise pressure gradient in a turbulent boundary layer on the permissible height of the surface roughness of bodies in an incompressible fluid flow are presented. The permissible roughness Reynolds number for which the characteristics of the turbulent boundary layer remain the same as in the case of flow past a smooth surface is determined.     

Surface roughness effects on squeeze film behavior in porous circular disks with couple stress fluid

The effect of surface roughness on squeeze film behavior between two circular disks with couple stress lubricant is analyzed when the upper disk has porous facing which approaches the lower disk with uniform velocity. The modified Stochastic Reynolds equation is derived on the basis of Stokes micro-continuum theory for couple stress fluid and Christensen Stochastic theory for the rough surface. Closed form solution of the Stochastic Reynolds equation is obtained in terms of Fourier–Bessel series. The importance of roughness and couple stress on bearing characteristics are presented in terms of load carrying capacity, squeeze time, and relative percentage of the load. It is observed that, effect of couple stress fluid, and surface roughness is more pronounced compared to classical case. These predictions enable design engineers to choose suitable parameters.     

超声表面波检测金属材料表面应力的实验研究

本文应用声弹性理论研究了表面波在金属材料表面的传播速度和表面应力之间的关系,优化了表面波声弹性公式,建立了应力和表面波相对传播时间差的关系。通过构造实用的微型表面波探头,采用数字相关法计算了不同应力下的表面被传播时间差,确定了A3钢的表面波传播时间差与应力的关系式。同时分析了试件表面粗糙度和平整度对表面波速度变化的影响,最后给出了金属材料在不同表面条件下的实验分析结果。     

Newtonian liquid jet impaction on a high-speed moving surface

In the railroad industry a friction modifying agent may be applied to the rail or wheel in the form of a liquid jet. In this mode of application the interaction between the high-speed liquid jet and a fast moving surface is important. Seven different Newtonian liquids with widely varying shear viscosities were tested to isolate the effect of viscosity from other fluid properties. Tests were also done on five surfaces of different roughness heights to investigate the effects of surface roughness. High-speed video imaging was employed to scrutinize the interaction between the impacting jet and the moving surface. For all surfaces, decreasing the Reynolds number reduced the incidence of splash and consequently enhanced the transfer efficiency. At the elevated Weber numbers of the testing, the Weber number had a much smaller impact on splash than the Reynolds number. The ratio of the surface velocity to the jet velocity has only a small effect on the splash, whereas increasing the roughness-height-to-jet-diameter ratio substantially decreased the splash threshold.     

磨粒的三维表面特征描述

介绍了三维表面粗糙度参数和表面纹理指数,采用三维表面高度偏差Sa、均方根Sq、表面斜度Ssk、表面峭度Sku等粗糙度参数和表面纹理指数Stdi描述磨粒的三维表面特征,选用油液分析获得磨粒,对其表面特征进行实例分析.结果表明,运用上述参数能够很好区分不同类型的磨粒表面特征.     

THE SURFACE EFFECT ON THE TENSILE STRENGTH OF MICROMACHINED POLYSILICON FILMS FOR MEMS

In order to accomplish reliable mechanical design of MEMS, the influences of surface roughness and octadecyltrichlorosilane (OTS) self-assembled monolayers (SAMs) on the mechanical properties of micromachined polysilicon films for MEMS are investigated. Surface effect on the fracture properties of micromachined polysilicon films is evaluated with a new microtensile testing method using a magnet-coil force actuator. Statistical analysis of the surface roughness effects on the tensile strength predicated the surface roughness characterization of polysilicon films being tested and the direct relation of the mechanical properties with the surface roughness features. The fracture strength decreases with the increase of the surface roughness. The octadecyltrichlorosilane self-assembled monolayers coating leads to an increase of the average fracture strength up to 32.46%. Surface roughness and the hydrophobic properties of specimen when coated with OTS films are the two main factors influencing the tensile strength of micromachined polysilicon films for MEMS.     

滤波截止频率对粗糙点接触机理影响研究

使用基于快速傅里叶变换和共轭梯度法的接触程序,分析了滤波截止频率对粗糙点接触机理的影响.计算结果表明:粗糙表面形貌数据再处理时使用的滤波器滤波截止频率,对力-接近量关系有着明显的影响;滤波截止频率越小,接触面积越大,接触压力越小;滤波截止频率的改变会导致Von M ises应力的显著改变,这种改变在接触面上特别明显.因此,在实际研究粗糙表面的接触机理时,选择合适的滤波截止频率是非常必要的.