纹理表面滑动接触多尺度分析

采用分子动力学与有限元耦合的多尺度方法,求解二维刚性圆柱表面压头与弹性纹理表面的纳观黏着滑动接触问题。对表面纹理凸峰高度、凸峰间距、凸峰形状、压头下压深度以及压头半径等对滑动接触性能的影响进行了全面研究。通过不同条件下滑动摩擦力的比较,揭示了上述各参数对黏着滑动接触的影响规律。凸峰高度越高,滑动摩擦力越小且越稳定;凸峰间距越大,滑动摩擦力越小;表面纹理在不发生破坏的前提下可以有效降低摩擦力;压头下压深度越小,滑动摩擦力越小;相同作用条件下,滑动摩擦力随压头半径的增大而增大。     

分形特征表面接触磨损模拟

为实现粗糙表面微观接触磨损的精确预测,根据分形理论对传统的只考虑弹性-塑性两状态的二维分形接触模型进行了修正,并构建了包含弹性-弹塑性-塑性完全状态的三维粗糙表面分形接触模型.通过去除塑性接触微凸体在截断平面作用下形成的球台方法来模拟微观磨损,磨损系数由被去除的球台体积与总接触微凸体体积之比来表征,采用数值仿真分析了磨损系数与分形参数、载荷和材料等因素间的依赖关系.计算结果表明,磨损系数随表面粗糙程度的增大而增大,随接触载荷的增大而减小并趋于相对稳定.接触副材料属性决定了微凸体临界接触面积,进而影响了磨损系数.该模型给出了微观磨损机理的数学描述,为界面接触磨损研究提供了新思路.     

基于Morris法滑动磨损与接触疲劳耦合损伤寿命分析

针对线接触滑动磨损与接触疲劳耦合损伤荷载摩擦副系统,结合改进Archard磨损模型、临界平面法和虚拟裂纹扩展法,建立了一种滑动磨损与接触疲劳耦合损伤分析模型.基于Morris灵敏度分析方法,提出了耦合损伤接触疲劳灵敏度贡献比,建立了一种基于灵敏度贡献比滑动磨损与接触疲劳耦合损伤寿命预测方法.结果表明：耦合损伤寿命明显小于单一损伤寿命;接触压力、接触宽度和曲率半径对耦合灵敏度具有显著影响,接触疲劳损伤贡献比与显著影响参数基本呈线性关系;耦合损伤寿命预测结果与计算结果基本一致,验证了耦合寿命预测模型的可用性.     

滑动电接触表面微观形貌影响因素分析

为研究滑动电接触中粗糙度参数和粗糙面磨损均匀程度与摩擦副表面粗糙度的关系,在不同条件下开展载流实验,分析接触电流、接触压力、滑动速度和运行时间对摩擦副表面粗糙度的影响.研究结果表明:在相同条件下,运行时间越长、滑动速度越大,接触面粗糙度值越大,磨损越不均匀;接触压力越大,接触面粗糙度值越小,磨损越不均匀;随着接触电流的增加,接触面的粗糙度值呈现先减小后略微增加的变化趋势,磨损越来越均匀.     

基于多尺度分形的钢丝钳磨损研究

在法庭科学中,犯罪工具的磨损信息往往能够提供相关线索。目前,关于如何分析犯罪工具磨损的研究还处于初始阶段。钳剪工具如钢丝钳的刃部磨损与剪切痕迹表面的几何形态之间有对应关系。通过分析现场工具痕迹表面纹理以获取工具的磨损信息对于侦查过程有实际意义。把多尺度分形用于工具痕迹表面纹理分析中,计算痕迹纹理图像的多尺度分形特征来分析工具的磨损状况。实验结果表明,本文的研究方法对于工具磨损分析是一种有益的探索。     

滑动电接触磨损量最小的最佳载荷实验

为了揭示滑动电接触载流摩擦磨损特性,寻找最优的运行条件,以弓网系统受流为研究对象,对法向载荷如何影响受电弓滑板和接触导线之间载流磨损特性进行了实验研究.研究结果表明:无电流条件下,磨损量随着法向载荷的增加递增;载流条件下则表现出明显不同的磨损特性:随着法向载荷的增大,磨损量呈现出先减小而增加的变化趋势,且下降率大于上升率,同时定义了磨损量最小时的法向载荷值为最佳法向载荷,发现最佳法向载荷值随着速度的增大相应增大.当法向载荷大于此值时,主要磨损为机械磨损,法向载荷小于此值时,主要磨损为电气磨损.该研究结果对最优载荷的研究具有指导意义.     

粗糙表面在滑动过程中的摩擦生热研究

为研究粗糙表面在滑动摩擦过程中的热动力学问题,基于G –W（Greenwood –Williamson）模型,建立了一个
含球形微凸体粗糙表面与理想平面的滑动接触模型。使用有限元法对该模型的滑动摩擦过程进行了热机耦合计算,
并研究了相对滑动速度、初始压入量和摩擦因数对粗糙体温升、等效应力和接触应力的影响。结果表明,粗糙体表面
温度变化历程可分为急剧增长和缓慢增长两个阶段;微凸体上出现局部高温区,且其高应力区偏向滑移方向一侧;相
对运动速度越高,温度历程第一个阶段对应的位移量就越大;不同初始压入量下,温度历程第一阶段的持续时间基本
为0.05 ms;粗糙体的最大等效应力和接触应力均随着压入量和摩擦因数的增大而增大。     

基于Hurst指数与纹理分析的刀具磨损状态监测技术研究

通过对车削工件表面纹理进行单幅与车削序列的Hurst指数计算,研究了车削工件表面纹理、Hurst指数和刀具的磨损状态之间的关系.结果表明,初期加工出的纹理,Hurst值大于0.5,表明车削工件表面纹理是一种可预测的纹理,刀具处于初期磨损阶段;在正常车削阶段,Hurst值在0.6左右,表明车削工件表面纹理在持续着这种规律性和周期性,刀具为正常磨损阶段;在刀具进入剧烈磨损阶段,Hurst值小于0.5,车削工件表面纹理杂乱无规律,刀具濒临破损.     

表面接触分形模型对滑动摩擦副磨损的预测

根据实际滑动摩擦学系统中摩擦副表面的粗糙度特点，利用具有单向粗糙度表面接触的分形模型，推导出滑动摩擦副的粘着磨损分形方程式，从而得出滑动摩擦副粘着磨损的变化规律，为分析滑动摩擦学系统中摩擦副表面的磨损问题提供了新的途径。     

滑动磨损磨粒群的分布规律

以滑动磨损过程中产生的磨粒群体为研究对象,研究其数量与粒径间的分布特征及其与磨损状态间的耦合关系.通过分析铜合金销与碳钢盘在干摩擦条件下相互对磨所产生的磨粒群和销试样磨损量,发现磨粒的累积分布和微分分布特性随磨损时间的变化而变化:在磨损开始阶段,磨损程度逐渐减小,磨粒群分布曲线由平缓变得逐渐凸、陡;达到磨损平衡状态后,磨损率达到最小,磨粒群微分布曲线的幅值达到最大,横向宽度达到最小;随着销与盘间互适性变弱,磨损程度增大,磨粒分布曲线变得越来越平缓,横向宽度逐渐增大;磨粒分布曲线随磨损时间的变化规律与磨损率随磨损时间的变化规律有明显的对应关系,可为科学诊断和预测摩擦学系统状态提供有用信息.     

基于提升小波包的往复压缩机活塞-缸套磨损故障诊断

针对往复压缩机活塞-缸套磨损故障微弱信号特征识别问题,提出一种识别该类信号微弱特征的自适应非抽样提升小波包方法(AULSP)。该方法以分解层信号所有样本的预测差值平方和最小为目标函数,算出与信号特征自适应匹配的初始算子,并构造非抽样算子算出下一层各频带信号。对各层细节信号进行阈值处理并重构,对降噪后的信号再进行小波包分解。各分解频带信号长度与原始信号的长度相同,无须重构即可识别时域故障微弱信号特征。用这种方法成功提取了某往复压缩机活塞与缸壁发生碰磨故障时产生的弱周期性冲击信号。     

Molecular dynamics study on thermal conductivity of nanoscale thin films

A simple and effective model of heat conduction across thin films is set up and molecular dynamics simulations are implemented to explore the thermal conductivity of nanoscale thin dielectric films in the direction perpendicular to the film plane. Solid argon is selected as the model system due to its reliable experimental data and potential function. Size effects of the thermal conductivity across thin films are found by computer simulations: in a film thickness range of 2–10 nm, the conductivity values are remarkably lower than the corresponding bulk experimental data and increase as the thickness increases. The consistency between the approximate solution of the phonon Boltzmann transport equation and the simulation results ascribes the thermal conductivity size effect to the phonon scattering at film boundaries.     

刹车速度对RMI-C/C-SiC复合材料摩擦磨损行为的影响

以针刺整体炭毡为坯体,采用化学气相浸渗法（CVI）增密制备C/C多孔体,然后采用熔硅浸渗C/C多孔体制备C/C-SiC复合材料。在MM-1000摩擦磨损试验机上测试该材料在不同刹车速度下的摩擦磨损行为,分别用金相显微镜和扫描电子显微镜观察摩擦表面及磨屑形貌。结果表明：复合材料摩擦因数随刹车速度的增加先升高后降低最后趋于稳定;在速度为2 500 r/min时,摩擦因数达到0.52;磨损量随刹车速度的提高而降低,在速度为1 000 r/min时,线性磨损量为最大值21.3μm/（面·次）;当刹车速度小于4 000 r/min时,摩擦磨损机理为很严重的磨粒磨损,当速度大于4 000 r/min时,摩擦磨损机理以粘着磨损和氧化磨损为主。     

纳米尺度孔隙内气体导热系数的分子动力学模拟

应用Lennard-Jone作用势,在300K和0.1MPa条件下,对边长20nm的立方体孔隙内氮气的导热系数进行了平衡分子动力学模拟. 结果得出分子分速度和速率的分布与统计力学得到的Maxwell速度和速率分布曲线基本一致,并且分子的平均自由程受到孔隙壁的严格限制. 通过Green-Kubo关系式计算得出了孔隙内氮气的导热系数,并与文献中的结果进行了比较,模拟结果接近于实验值,仅为同样条件下自由空间氮气的导热系数的1/3左右.     

不同环境介质中TC4合金微动磨损机理研究

采用SRV-IV微动磨损试验机探究GCr15/TC4合金配副在空气介质和纯水环境中混合滑移状态下的微动磨损特性.使用激光共聚焦显微镜和扫描电镜表征三维形貌、磨损体积、磨损表面形貌,结合摩擦系数曲线和微动图探究在不同环境介质中TC4合金在混合滑移状态下微动磨损机制.结果表明:混合状态下,摩擦系数曲线在3种介质中变化趋势基...     

有序分子膜的摩擦学特性研究进展

有序分子膜优良的润滑性能使其在解决摩擦学问题中有潜在的应用价值。文中论述了有关Langmuir Blodgett(LB)膜、自组装 (SA)膜和分子沉积 (MD)膜在实验研究及理论研究方面取得的进展 ,介绍了 3种有序分子膜各自的特点及其摩擦学性能的影响因素。目前对LB膜的研究最广泛 ,对SA膜和MD膜的研究起步较晚 ,并对它们性能的优缺点进行了比较 ,同时对有序分子膜在纳米摩擦学方面的应用前景进行了分析。     

清华大学物理系在原子分子结构、光谱及动力学研究方面的新进展

该文简短的描述了清华大学物理系的部分老师最近几年在原子分子结构、光谱及动力学领域的研究进展.