完整岩体卸荷破坏的模型试验研究

本文在真三轴应力状态下，采用三种与工程开挖对应的卸荷方式，对完整岩体模型试样进行了卸荷破坏试验．通过对试样在整个试验过程中的应力、应变及声发射等进行的量测，以期揭示岩体在工程卸荷条件下的变形破坏特征     

大型球轴承摩擦力矩试验台的研制及其实用性能的试验研究

为了研究大型轴承的摩擦性能，研制了一种可以测量外径２００～１５００ｍｍ球轴承的启动力矩、运转平均力矩、最大力矩和力矩变化幅值的大型轴承摩擦力矩试验台．这种试验台可以模拟轴承的启动角加速度、转动速度、预负荷和轴向工作负荷等．在此试验台上，对大型角接触球轴承成对预紧时的摩擦力矩与预紧量之间的关系进行了试验研究，并且根据试验结果，提出了一种适用于轴承外径２００～５００ｍｍ，转动速度低于３０ｒ／ｍｉｎ时计算摩擦力矩的经验公式．     

钢丝的微动磨损及其对疲劳断裂行为的影响研究

采用自制的钢丝微动磨损试验机考察了钢丝的微动摩擦磨损性能，随后将经过一定时间微动磨损试验后的钢丝试样在液压伺服疲劳试验机上进行拉一拉疲劳试验，进而探讨了微动摩擦系数和微动磨损深度随微动磨损试验时间和接触载荷的变化关系；并利用扫描电子显微镜分析了试样磨痕和磨屑的表面形貌．结果表明，在较大的微动振幅下，钢丝的微动摩擦系数变化幅度不大，微动磨损深度随微动磨损试验时间和接触载荷的增加而增大；微动磨损试验后钢丝试样的疲劳寿命同磨损深度成反比关系；可以将疲劳断口划分为4个区域，其同钢丝试样的疲劳断裂过程相对应．     

利用位移引伸计测定薄板单轴损伤演化曲线的试验方法研究

一套准确而又简便的测试损伤变量的实验方法，对于推动连续介质损伤力学的工程应用是至关重要的。本文系统研究了利用位移引伸计测定薄板材料单轴损伤演化曲线的试验方法。采用引伸计测量大圆弧变截面试样中心部位某一标距段的伸长量，然后计算得到弹性模量的变化，进而确定损伤变量。文中就试样形状尺寸的确定、主损伤区弹塑性大应变的测控和卸载弹性模量的稳定性、与精确测量等关键测试技术问题进行了深入细致的分析和实验研究，并从多角度对该试验方法的正确性进行了实验验证。文中还介绍了该试验方法在确定LY12-CZ铝合金薄板单轴损伤演化曲线的应用，实验表明本文建议的试验方法是简便有效的，初步奠定了发展标准化损伤曲线测试方法的基础。     

坡缕石微粉润滑油添加剂对钢/钢摩擦副摩擦学性能的影响及其机理探讨

将微米级的坡缕石矿物粉加入基础油中,考察了钢/钢摩擦副在销盘试验机上相对于基础油的摩擦学性能,采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、俄歇电子能谱（AES）、激光拉曼共焦光谱（Ram an）等仪器分析了磨损试验后试样表面层成分与结构的变化,探讨了矿物微粉在摩擦磨损过程中的作用机理.结果表明,坡缕石的加入可明显提高摩擦副的减摩抗磨性能;使摩擦副表面更为平整;使表层氧化层厚度减少;增加了试样表层C元素的富集;试验过程中矿物粒子有破碎和解束现象,起到了隔离摩擦副的作用.这些因素都对改善摩擦副的摩擦学性能发挥了有利作用.     

摩擦耦合变形条件下奥氏体不锈钢的摩擦学性能研究

利用自制的摩擦耦合变形试验装置,对SUS304亚稳奥氏体不锈钢带在摩擦耦合变形条件下与淬火回火DC53冷作模具钢的往复摩擦性能进行了研究,分析了带试样的塑性变形规律及相变特征,并对其磨损形貌进行了SEM观察.结果表明,摩擦系数随载荷的增加呈现先增后减的特点;摩擦系数随滑动速率的增加而减小,且所有试验条件下的摩擦系数均随试验进程表现出先减小后趋于稳定的规律.不锈钢试样在试验过程中的变形量与时间之间存在对数函数关系,且其摩擦中心区域的塑性变形大于端部变形量,其磨损机理以黏着磨损和磨粒磨损为主.该研究对亚稳奥氏体不锈钢在实际加工成形过程中的工艺优化具有一定的指导意义.     

润滑滑动摩擦表面变质层特性的研究

滑动摩擦表面形成变质层是工程应用中的一种常见现象，但对其成因、结构特征和摩擦学性能等的研究至今却还很少。因此，在３２号机械油润滑下，利用销－环式磨损试验机，对含碳量０．７５％的７０Ｓｉ２ＭｎＣｒ钢和偶件５２１００钢环对磨后的表面变质层进行了系统研究。结果表明，无论试样基体是马氏体组织还是奥氏体＋贝氏体混合组织，摩擦表层的形貌、相组成和成分等都有质的变化，明显发生了α－γ相变，形成稳定的摩擦奥氏体量     

钛酸钾晶须对石墨-硼酸系固体润滑膜摩擦磨损性能的影响

考察了钛酸钾晶须对石墨-硼酸系固体润滑膜摩擦磨损性能的影响，采用扫描电子显微镜观察分析了不同温度下润滑膜试样磨损表面形貌．结果表明：石墨-硼酸及石墨-硼酸-钛酸钾晶须固体润滑膜在室温下同不锈钢配副的摩擦系数约为0．08，耐磨寿命(滑动摩擦行程)保持在15000m以上；在300℃下的初始摩擦系数变化不大，在500℃下摩擦系数变化较大；但在摩擦初期2种固体润滑膜的摩擦系数无明显差别；随着摩擦过程的进行，不含钛酸钾晶须的润滑膜试样的摩擦系数在短时间内迅速增大，而含钛酸钾晶须试样的耐磨寿命比不含钛酸钾晶须试样的高2倍．这是由于钛酸钾晶须增强了固体润滑膜的强度及其在底材表面和附着力所致。     

氯苯基硅油润滑球轴承在真空环境下摩擦性能与泄漏量研究

阐明氯苯基硅油润滑球轴承的润滑机理,对不同真空度和转速下的轴承摩擦力矩进行研究.在真空度3×10 ^-5Pa条件下,选用FY-3卫星“紫外臭氧垂直探测仪”光学调制器电机样机和进口电机进行8个月工程试验后,利用高倍显微镜分析试验轴承表观状态,并分析氯苯基硅油的泄漏量.结果表明:在3×10^-5Pa下,所用试验轴承的摩擦力矩值随着转速的增大而趋向稳定;氯苯基硅油润滑球轴承摩擦力矩的变化量为9.8×10^-4Nm,小于采用Maplub101润滑的进口电机轴承摩擦力矩变化量;试验期间氯苯基硅油的泄漏量为1.92mg,证明采用氯苯基硅油润滑适合光学调制器在真空环境下长期运转     

一种在动态下研究油膜的方法

本文介绍了一种在动态下研究油膜的方法。它是在四球试验机上安装一套电器装置,通过观察上下球之间的电压值和示波器波形变化来判断摩擦付间润滑膜的存在与否。作者在50~#齿轮油的摩擦试验中,获得了油膜破裂负荷随运转速度的上升而下降的关系;在随负荷增加的摩擦过程中出现两个有膜区和两个无膜区的结果。由这些结果表明,用这种外加电压法来研究动态下摩擦付之间润滑膜的存在与否是可行的方法之一。     

Rheology,friction, and heat transfer study of a discontinuously shear-thickening antimisting polymer solution

Measurements of the viscosity of an antimisting polymer solution in capillaries indicated that this fluid exhibits a complex non-Newtonian nature involving both shear-thinning at low shear rate and abrupt time-dependent shear-thickening past a critical shear rate. Various parameters such as concentration, aging, photodegradation, intentional mechanical degradation, and temperature were shown to have unexpectedly similar effects on the viscous characteristics of the fluid.Extensive friction and heat transfer measurements were also carried out, and it was found that meaningful correlations for these results can be developed if an adequate apparent viscosity model is used for the computations. In particular, all fluid properties must be evaluated at the inner wall temperature, and both the gelation and degradation induced in the test tube itself must be taken into account.It was then possible to show that this peculiar fluid is in fact an asymptotic drag and heat transfer reducer, even though it exhibits dramatic discontinuous shear-thickening characteristics. Various turbulent flow results are presented that were obtained under fully-developed conditions as well as in the very long entrance region observed. It was additionally verified that after severe degradation this fluid can revert to a Newtonian nature as evidenced by its viscosity, friction, and heat transfer properties.     

环境因素对步进摩擦系数的影响

为了减少滑摔事故的发生率,结合常见的步进摩擦配副材料和工况条件,采用Mark II止滑试验机研究了环境因素对步进摩擦系数的影响。结果表明：单一因素和因素间的相互作用对步进摩擦系数都有影响。在所有影响因素中,试验条件的影响最显著。干态下的摩擦系数最大,油态下的摩擦系数最小,且接近于零,其他几种润滑态的摩擦系数区别不大。因素之间的相互作用表明当试验条件一定时,上下试样的摩擦系数基本保持相同的变化趋势,但此规律会随试验条件的改变而发生变化。摩擦系数的变化归因于材料的表面特性和液体的润滑效应。     

烧结Fe3Al金属间化合物基摩擦材料的摩擦磨损性能研究

采用热压烧结方法制备了不同成分的Fe3Al金属间化合物基摩擦材料,考察了其物相、力学性能、抗氧化性及干摩擦磨损性能.结果表明,Fe3Al金属间化合物基摩擦材料密度低、强度高、抗氧化性好、摩擦系数稳定、高温耐磨性好;其在不同摩擦阶段的磨损机制存在差异,主要磨损机制包括磨粒磨损、塑性变形、裂纹萌生与扩展、微区脆性剥落及氧化磨损等.     

On the minimal model for the low frequency wobbling instability of friction discs

An analytical and numerical study of the wobbling dynamics of friction disks is presented. Of particular interest is the excitation mechanism taking into account two contrarian effects both originating in dry friction: the circulatory terms describing the energy input due to the sliding contacts and the friction induced damping which stabilizes the system. Balance of these terms determines the instability domain in the parameter space. It is shown that there is a slip threshold so that, if the slip is under this limit, the system remains stable. If the slip is larger than this limit, then the criterion of stability is determined by the relation between the friction coefficient and the internal damping. The limit cycle appearing in the unstable domain is also investigated. It is shown that the limit cycle can be described as a kind of a regular reverse precession of the wobbling disc. Its amplitude is limited by the geometric nonlinearity and partial contact loss. Analytic results are compared with numeric simulations.     

Singular solutions in viscoplasticity under plane strain conditions

The paper deals with asymptotic behavior of viscoplastic solutions in the vicinity of maximum friction surfaces under plane strain conditions. The definition of maximum friction surfaces is that the friction stress is equal to the shear yield stress at sliding. The constitutive equations of the viscoplastic model adopted include a saturation stress. It is shown that it is possible to choose parameters of the viscoplastic model such that the regime of sliding is possible at maximum friction surfaces. In this case solutions are singular in the vicinity of such surfaces. Because of this feature of solutions, the viscoplastic model chosen possesses a smooth transition of qualitative behavior between rigid perfectly plastic and viscoplastic solutions, and this may prove to be advantageous for some applications.     

六种典型表面强化层的摩擦学特性研究

作者从摩擦学角度出发,对PVD TiN等6种典型表面强化层的摩擦学性能进行了系统的试验研究。结果表明,几种表面强化层各有其最佳的应用范围和各自的磨损机理。不同强化层的承载能力不同,失效形式亦各异,配磨材料对其摩擦学特性有明显的影响,最佳强化层的耐磨性不代表配副系统的最佳耐磨性。     

Integral form of the skin friction coefficient suitable for experimental data

An integral method to evaluate skin friction coefficient for turbulent boundary layer flow is presented. The method replaces streamwise gradients with total stress gradients in the wall-normal direction and is therefore useful in cases when measurements at multiple streamwise locations are not available or feasible. It is also shown to be especially useful for experimental data with typical noisy shear stress profiles such as rough-wall boundary layer flows for which there are limited ways by which skin friction can be determined.     

基于多尺度页岩巴西劈裂试验的岩石强度尺度效应根源研究

为探究页岩抗拉强度尺度效应规律及岩石强度尺度效应根源,采集鄂尔多斯盆地延长组长7段陆相页岩野外露头,制作成直径为50 mm,高度分别为15.32 mm,20.39 mm,25.46 mm和30.28 mm四种尺度的岩样并进行巴西劈裂试验,在分析岩样抗拉强度尺度效应规律的基础上,对岩石强度尺度效应根源提出了新的认识。结果表明:页岩最大载荷和破裂面条数随岩样尺度增大而增大,抗拉强度随岩样尺度增大而减小,破裂时间与岩样尺度相关性较差;非均质性和端部摩擦效应是目前解释岩石强度尺度效应根源的主要观点,页岩巴西劈裂试验结果中抗拉强度存在良好的尺度效应现象,这表明岩石强度尺度效应并不是完全根源于试件与压头之间的端部摩擦作用;岩石强度尺度效应由岩石非均质性和端部摩擦效应共同作用而成,对于小尺度岩样,端部摩擦效应占据主导地位,对于大尺度岩样,非均质性占据主导地位,不同类型的岩石,其岩样尺度的“小”与“大”不同。对岩石强度尺度效应规律和根源的研究有助于提高岩体强度预测的准确性,并为揭示岩石破坏机理提供一定借鉴。     

Ill-posedness at the boundary for elastic solids sliding under Coulomb friction

We consider an incompressible neo-Hookean elastic solid sliding on a rigid surface under the influence of Coulomb friction. It is shown that ill-posedness at the boundary due to failure of Agmon's condition can occur. If the friction coefficient is greater than one, this is the case even in the limit of linear elasticity. The effect of a dependence of the friction force on the sliding velocity is also considered.     

原子尺度摩擦研究进展

原子尺度摩擦问题是纳米摩擦学研究的重要组成部分, 也是近年来备受关注的热点问题之一. 原子尺度摩擦规律与宏观摩擦显著不同, 涉及更为复杂的力学机理, 受多种因素影响, 呈现出许多特有的现象和特点. 本文结合近年来无磨损原子尺度干摩擦领域的研究进展, 简要介绍了现阶段原子尺度摩擦的主要研究手段和方法, 概括了载荷、温度、相对速度以及表面特征等因素对摩擦规律的影响, 归纳了原子尺度摩擦中特有的一些力学现象, 并对未来该领域需要特别关注的问题做了初步展望.