摩擦信号分形维数与载荷和速度的关系研究

在立式万能摩擦磨损试验机上对GCr15/45#钢摩擦副进行不同接触载荷和滑动速度下的摩擦磨损试验,对初始滑动距离1 000 m内的摩擦系数信号进行数据采集,运用结构函数测度方法对摩擦系数信号进行分形表征,计算不同载荷和速度下的分形维数,研究摩擦信号的分形维数随载荷和速度的变化规律.结果表明,摩擦系数信号具有显著的分形特征,其分形维数随载荷和速度而变化.在相同载荷下,分形维数随滑动速度增加而增大;在相同速度下,分形维数随着接触载荷增加而增大.磨损率与摩擦系数信号的分形维数正相关.     

磨粒积聚与磨损表面之间的分形维数关联性研究

在环端面接触磨损试验机上，采用45^#钢—铜配副进行磨损试验，收集不同磨损阶段的磨屑，用光学显微镜进行统计，分析磨粒积聚与磨损表面之间的分形维数关联性．结果表明，磨粒积聚数与其粒径之间存在显著的分段分形特征，第二分形维数同试验时间具有反抛物线函数关系．对磨损表面轮廓的分形测量表明，磨损表面的分形维数变化也具有相似的反抛物线函数关系．此外，磨损表面分形维数同磨粒积聚分形维数具有很好的相关性，但二者之间在磨合前后的对应关系稍有差别；磨粒积聚第二分形维数同磨损率变化成反比．     

摩擦力和摩擦振动的分形行为研究

在不同的摩擦磨损试验机上提取了摩擦磨损过程中摩擦力和摩擦振动的时间序列信号,采用关联维数方法研究了摩擦力和摩擦振动的分形行为．结果表明：摩擦力和摩擦振动信号具有分形特征;随着摩擦磨损过程的进行,信号分形维数的变化出现规律性的递增或递减;对于“收敛”或磨合磨损过程,不同阶段摩擦信号的分形维数趋于增大;对于“发散”的摩擦磨损过程,不同阶段的摩擦信号的关联维数趋于减小．摩擦力和摩擦振动的分形维数的变化规律同摩擦磨损过程中表面形貌分形维数的变化规律相似。     

磨粒轮廓分形维数与磨损状态的关联性研究

在销-盘式摩擦磨损试验机上用45^#钢-铜摩擦副进行摩擦磨损试验，将试验过程中生成的磨粒经稀释和超声波分散后制成谱片，用扫描电子显微镜(SEM)及自行研制的由光学显微镜、摄像头及计算机构成的磨粒分形维数测量系统分析谱片特征．结果表明：磨粒的外形轮廓存在分形特征；磨粒群体平均分形维数随磨损过程的进行而变化，这种变化同铜合金试销的磨损率存在一定的对应关系．研究结果有助于揭示磨粒轮廓分形特征及磨损状态的转变．     

堆焊熔敷层表面纳米晶层摩擦磨损性能研究

用预压力滚压技术在堆焊修复层表面制备纳米晶层.利用TEM、SEM分析技术研究表面纳米晶层微观结构,利用CETR-3型多功能摩擦磨损试验机考察在干摩擦条件下堆焊层表面纳米晶层的摩擦磨损性能.结果表明堆焊修复层表面经表面纳米化处理后,表面形成厚度约为10μm(晶粒尺寸小于100 nm)的纳米晶层,最表面层平均晶粒尺寸约为10 nm.纳米压痕试验表明纳米晶层的硬度提高,最表面纳米晶层的硬度约为原始堆焊层硬度的3倍.与原始堆焊试样相比,表面纳米化试样的摩擦系数降低了10%,磨损体积降低了25%~30%左右.表面纳米化样品的磨损机制由原始堆焊层的磨粒磨损和黏着磨损转变为磨粒磨损,分析表明晶粒细化导致的高硬度、低塑性是摩擦磨损性能改善和磨损机制改变的主要原因.     

配副金属表面粗糙度对丁腈橡胶O型圈摩擦学特性的影响

UMT-3多功能摩擦磨损试验机上,以丁腈橡胶O型圈/316L不锈钢粗糙表面配副为研究对象,系统研究了配副金属表面粗糙度对丁腈橡胶摩擦学行为的影响,重点探讨了不同表面粗糙度下摩擦系数和磨损体积的变化规律、揭示了不同表面粗糙度下橡胶表面的损伤机制.结果表明:表面粗糙度对丁腈橡胶O型圈的摩擦磨损有重要影响;随着表面粗糙度的增加,稳定阶段的摩擦系数呈先降低后升高的变化趋势.当表面粗糙度在Ra为0.1μm左右时,丁腈橡胶表现出较低的摩擦系数和材料磨耗,磨损表面呈现出典型的花纹磨损特征;而过高或过低的表面粗糙度下丁腈橡胶均表现出较高的摩擦系数和材料磨耗,其磨损机制以黏着磨损和疲劳磨损为主.     

圆柱形表面微坑阵列对点接触润滑摩擦性能的影响

采用激光工艺加工圆柱形表面微孔阵列,并采用三维表面形貌仪表征形状特征和形貌,在摩擦磨损试验机(UMT-Ⅲ)上进行球盘点接触摩擦学试验,研究微坑阵列对点接触润滑摩擦性能的影响.采用Stribeck曲线表征润滑状态的转变,并辅以接触电阻定性表征摩擦副所处的润滑状态.结果表明:微坑深度对点接触润滑摩擦性能有显著影响,随微坑深度从30μm减至0,摩擦系数呈先降低后升高的变化趋势,在本文试验条件下微坑深度为10μm左右时,摩擦系数较光滑表面低,并达到最小.同时,微坑的大小和面积比对摩擦系数也有明显的影响,并同样呈现先减小后增大的趋势.因而存在优化的微坑以达到减小摩擦改进润滑的目的.     

PEN薄带在沙尘环境中磨粒磨损分形特征研究

选取聚萘二甲酸乙二酯(PEN)薄带在ATM自动取款机摩擦学系统中进行了沙尘磨粒磨损试验,利用表面形貌仪以一定时间间隔测量薄带磨损形貌,采用结构函数法考察磨损形貌的分形特征,并利用扫描电子显微镜分析其磨损机理.结果表明:经过沙尘磨粒磨损的PEN薄带表面形貌表现出二重分形特征,沙尘粒子的犁沟和切削磨损及PEN材料的微观断裂是引起大尺度和小尺度区间分形特征的主要机理.     

铸造铝青铜合金Cu-14Al-4Fe-Mn的摩擦磨损性能

用往复式摩擦磨损试验机考察了新型高强度、高耐磨性铸造铝青铜合金Cu-14Al-4Fe-Mn(代号HSWAB)的摩擦磨损性能,利用形貌扫描电子显微镜观察分析了合金磨损表面形貌,探讨了其磨损机理.结果表明,HSWAB合金在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能及磨损机理存在明显差异.在干摩擦条件下,合金中脱落的硬质点及氧化物等磨粒导致较为严重的磨粒磨损,摩擦系数高、磨损率大,主要磨损机理为磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损及疲劳磨损.在油润滑条件下,摩擦系数和磨损率均显著降低,疲劳磨损和氧化磨损受到抑制,主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损.Cu-14Al-4Fe-Mn合金在油润滑条件下的摩擦系数低达0.08,磨损率低达3.7×10-6g/m,是一种优良的耐磨材料.     

机加工表面的分形维数与粗糙度之间的关联规律研究

为了厘清机加工表面的分形维数和粗糙度参数之间的关联规律,选定6种不同加工方式、不同粗糙度的标准样块,通过测量其表面形貌,并利用结构函数法获得其分形维数。在与各表面的粗糙度参数对比研究后发现：对于车削和刨削的加工表面,其分数维数与表面粗糙度成反比关系;对于平面铣、端面铣、平面磨削和外圆磨削的加工表面,其分形维数与表面粗糙度大体成反比关系,但局部呈现非线性规律。因此,不能简单地将分形维数与表面粗糙度表达为固定的正比或反比关系,需要针对具体对象进行实际测定。本研究有利于丰富机加工表面的表征方法,提高表面的评估精度,具有一定的工程意义和应用价值。     

圆钢高精度冷连轧的理论解析

利用主应力法推导出圆钢高精度冷连轧的轧制力理论计算公式，计算结果与实验结果相比较，两者吻合较好。该解析解可在工程上推广应用。     

Edge Finishing Effects on the Impact Behavior of Chopped GFRP Composites

The low velocity and low energy impact response of two common sheet mold compound (SMC) material systems—SMC-R27, and SMC-R37—were investigated. In addition to characterizing the low velocity impact response and failure progression of the material systems, the edge effects of diamond saw cutting, waterjet cutting and abrasive waterjet cutting were investigated using optical microscopy and contact surface profilometry. Impact force–time and displacement–time responses were measured and used to characterize energy absorption capabilities and potential correlation to post processing operation and fiber volume fraction. Pre and post-impact edge surface micrographs were examined to relate the failure behavior on the machined surfaces. Experiments and measurements all show that the failure zone size and growth behavior are clearly dependent on the edge finishing process.     

接触式机械密封端面经济加工分形维数

考虑端面形貌对机械密封性能和加工成本的影响,运用分形理论分析了端面分形参数与泄漏率之间的关系,提出了密封端面经济加工分形维数概念.针对GY-70型机械密封进行了密封性能试验和端面形貌参数测量,发现随着运行时间的推移,密封端面分形维数增大速率逐渐减小,泄漏率降低速率逐渐减小.当t为130 h时,泄漏率Q达到允许值5×10-6m3/h,D=1.645.结果表明:基于允许泄漏率的机械密封,具有一定的经济加工分形维数.合理设计密封端面分形维数可以避免盲目提高加工精度,缩短机械密封的磨合时间,实现初始密封.     

球形磁铁在弯管内表面磁力研磨中的应用

空间弯管内表面微裂纹用传统的研磨方法难以去除.利用六自由度机械手结合磁力研磨加工装置实现空间弯管内表面研磨加工.为了提高磁力研磨弯管内表面的加工效率,根据研磨工艺数学模型分析得到提高研磨压力是提高研磨效率的有效手段.因此,提出在研磨介质中添加球形磁铁作为辅助抛光工具提高研磨介质对弯管内表面的压力.通过Ansoft Maxwell软件分析得到添加球形磁铁后加工区域的磁感应强度增大,即研磨压力变大.并对TB8合金弯管进行研磨试验,试验结果表明添加球形磁铁后研磨加工效率提高约40%;表面粗糙度降至0.09 μm左右,并通过电子显微镜观察到内表面上的微裂纹已去除.实验验证了球形磁铁辅助研磨弯管内表面的可行性,为提高磁力研磨加工效率提供了一种新方法.     

磁力研磨法对陶瓷管内表面超精密抛光技术的试验研究

应用磁力研磨法,利用外部磁场控制陶瓷管内部的磁粒刷运动,从而实现对整个陶瓷管内表面的超精密抛光.通过理论分析和试验结果相结合的方法验证了应用磁力研磨法对陶瓷管内表面进行光整加工方法的可行性;为了提高研磨效率,利用ANSYS软件模拟分析并结合试验验证,提出了在陶瓷管内部增加V型磁铁,改变磁回路的磁力线分布,增大了工作区域的磁感应强度,研磨效率成倍增加;通过试验分别对研磨液用量、铁粒子粒径、金刚石粒子粒径等参数对陶瓷管内表面研磨质量和效率的影响进行分析和研究,对工艺参数进行了优化设计.试验结果证明磁力研磨后陶瓷管内表面粗糙度值Ra可以由原始的0.4μm降至0.02μm,达到镜面抛光的效果,为陶瓷管内表面超精密抛光加工提供了一种新方法.     

振动辅助磁力研磨超硬精密Al2O3陶瓷管内表面试验研究

针对普通磁力研磨超硬精密Al2O3陶瓷管内表面加工效率低且纹理不均匀的问题,提出了一种振动辅助磁力研磨的技术.采用曲柄滑块振动机构和超声振动机构辅助磁力研磨,通过改变磁粒刷的运动轨迹,实现对陶瓷管内表面的高效精密加工.对比施加振动前后表面加工质量和加工效率的变化,利用单因素试验分析了振幅和振动频率对表面加工质量和加工效率的影响规律.试验结果表明:振动辅助磁力研磨技术实现了对超硬精密Al2O3陶瓷管内表面的高效精密加工,相比普通磁力研磨,经过50 min的加工,超声振动辅助磁力研磨效果最好,加工效率提高70%,表面粗糙度Ra由平均1.1μm降至0.03μm以下;采用高频率小振幅的振动更有利于加工效率和表面加工质量的同时提高.     

Preface

This special issue of PARTICUOLOGY is devoted to the first UK-China Particle Technology Forum taking place in Leeds, UK, on 1-3 April 2007. The forum was initiated by a number of UK and Chinese leading academics and organised by the University of Leeds in collaboration with Chinese Society of Particuology, Particle Technology Subject Group （PTSG） of the Institution of Chemical Engineers （IChemE）, Particle Characterisation Interest Group （PCIG） of the Royal Society of Chemistry （RSC） and International Fine Particle Research Institute （IFPRI）. The forum was supported financially by the Engineering and Physics Sciences Research Council （EPSRC） of United Kingdom,     

The 7th International Conference on Fluid Mechanics May 24-27,2015,Qingdao,China

正http://www.icfm7.org First Announcement and Call for PapersThe objective of International Conference on Fluid Mechanics(ICFM)is to provide a forum for researchers to exchange new ideas and recent advances in the fields of theoretical,experimental,computational Fluid Mechanics as well as interdisciplinary subjects.It was successfully convened by the Chinese Society of Theoretical and Applied Mechanics(CSTAM)in Beijing(1987,     

INFORMATION FOR CONTRIBUTORS

Contributions： The Journal, Acta Mechanica Solida Sinica, is pleased to receive papers from engineers and scientists working in various aspects of solid mechanics. All contributions are subject to critical review prior to acceptance and publication.