弹簧-金属丝网橡胶组合减振器迟滞力学模型及实验研究

金属丝网橡胶材料是一种完全由金属丝编织成的多孔复合材料,与传统螺旋卷制金属橡胶材料相比,其改进了成型工艺,剔除了制备过程中大量的手工工艺干扰,提高机械化程度,重合度更高,拥有更稳定的力学性能.由于金属丝网橡胶材料具有承载能力高、阻尼大、耐高温、耐低温、耐老化、抗油抗腐蚀等优良特性,在很多方面强于传统橡胶,多用于航空航天、船舶、军事武器等军工工业.弹簧$\!$-$\!$-$\!$金属丝网橡胶组合减振器具有可设计刚度和较高承载能力,但因其具有复杂的非线性迟滞特性,目前相关材料的本构模型还难以准确描述其力学特性.本文在弹簧$\!$-$\!$-$\!$金属丝网橡胶组合减振器静态迟滞力学性能实验的基础上,结合其干摩擦阻尼迟滞特性,提出了一种迟滞力学性能理论模型.根据减振器迟滞实验恢复力$\!$-$\!$-$\!$位移曲线特点,利用参数分离的方法将迟滞曲线分解为弹性恢复力和干摩擦阻尼力,分别建模求解等效刚度和干摩擦阻尼系数,以此建立了组合减振器理论模型,并与实验结果进行对比及进行误差分析,验证了理论模型的准确性.      

多层环形钢板式阻尼器钢板厚度对其性能影响的实验研究

多层环形钢板式隔振器是一种新型全金属隔振器。适用于重载高速、高低温及大温差等工况下的阻尼减振。本文对该隔振器的结构特点及制备方法进行了研究。主要分析了钢板厚度对隔振器性能的影响,制备出了具有不同结构形式和性能特点的样件,对样件进行了动静态实验研究;获得了钢板厚度不同时隔振器的弹性迟滞回线、隔振器系统频响特性、传递率及固有频率。研究结果表明:钢板厚度是影响隔振器性能的主要几何参数。改变钢板厚度,能够使隔振器具有不同的弹性阻尼性能和能量耗散性能,该结果对实际应用具有重要价值。     

干摩擦支承边界梁的非线性振动分析

研究梁具有纵向干摩擦边界条件时非线性振动。干摩擦力本构关系分别为粘住—滑动状态、瞬态滑动状态、粘住状态三种情形描述。首先由Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理建立梁的动力学方程及其干摩擦力的边界条件，然后借助于Ｇａｌｅｒｋｉｎ法转化得到非线性常微分方程。采用谐波平衡原理进行系统的基波稳态响应求解，并讨论解的稳定性条件。数值计算利用ｔｕｒｂｏ－Ｃ语言在微机上完成，由此得到摩擦力参数改变时几种典型的频响特性曲线。     

三种结构陶瓷摩擦副的干摩擦磨损研究

对３种结构陶瓷摩擦副－Ｓｉ３Ｎ４／Ｓｉ３Ｎ４，Ｓｉ３Ｎ４／Ａｌ２Ｏ３和Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣ的干摩擦磨损行为进行了对比试验研究，并且通过扫描电子显微镜和Ｘ射线衍义对试样的磨损表面形貌和磨屑进行了观察与分析，利用射线光电子能谱仪研究了磨屑健能和分析了表面摩化学过程。     

干摩擦阻尼叶片多谐波激振下的共振响应

本文研究汽轮机干摩擦阻尼器叶片在多谐波激励(第一、二阶低频和第一阶高频)作用下的振动．用平均法求出系统低频谐波的主共振的稳态响应方程；分析了阻尼器参数与响应之间的关系，特别是初压力对抑制叶片共振振动的效果．所得结论对工程应用有一定指导意义。     

一种高碳钢低温干摩擦行为的研究

在20 ℃至-55 ℃范围内以球-盘摩擦形式考察了一种1.08%C高碳钢在滑动速度0.319 m/s,载荷在0.5～2.5 N下与GCr15钢球干摩擦时的摩擦磨损行为,利用SEM、EDS、XPS等观察了磨痕形貌,考察了磨屑中氧含量的变化,分析了摩擦氧化反应.结果发现,与常温环境相比,在0 ℃以下的低温环境显著提高了该钢铁摩擦副之间的摩擦系数,且摩擦系数基本不随温度发生变化.随着温度的降低该高碳钢的磨损量增加,黏着磨损程度增强,屑中氧含量减小.分析认为温度的降低伴随着湿度的降低,低温、低湿度环境减弱了摩擦氧化反应,减少了起隔离作用的金属氧化物的生成,加剧了摩擦副之间的黏着,从而导致摩擦系数和磨损量增大.     

蠕墨铸铁干摩擦表面形貌研究

运用三维表面形貌测试技术,分析了蠕墨铸铁的干摩擦表面接触形貌特征,并从传热学的角度分析了摩擦表面形貌特征与其干摩擦学特性的关系,结果表明：蠕墨铸铁干摩擦表面主要有犁沟型、弧岛型和犁沟－弧岛混合型３种特征形貌,犁沟型和弧岛型特征形貌沿垂直于摩擦表面方向不对称分布;而混合型特征形貌沿垂直于摩擦表面方向对称分布;犁沟型表面形貌的最大高度最大,空隙率最高,而弧岛型表面形貌的最大高度最小,空隙率最低;表面形     

环氧树脂在干摩擦过程中的表面化学效应研究

研究了环氧树脂在干摩擦下载荷为49 N和98 N时的摩擦磨损性能及其表面化学效应,利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和傅立叶变换红外光谱仪对环氧树脂磨损表面的形貌和官能团进行观察与分析.结果表明:在载荷49 N下环氧树脂表现出良好的耐磨性能;在载荷98 N下,环氧树脂表面磨损较严重且呈脆性剥落;环氧树脂在干摩擦过程中发生的表面化学效应主要是其分子链的断裂和氧化降解,其磨损形式主要为疲劳磨损.     

干摩擦振动系统响应计算方法研究综述

首先讨论了两固体接触表面间的干摩擦力模型,重点介绍了滞迟摩擦模型方面的研究工作;然后,论述了含有各种干摩擦环节的振动系统简谐、随机和冲击激励下的响应计算方法,着重讨论了基于滞迟恢复力模型的响应计算方法,并对各种计算方法的特点进行了评述.最后,指出了干摩擦振动系统响应计算方法亟待解决的一些重大问题.      

高强度铸造锌合金在干摩擦条件下摩擦磨损特性之研究

本文在干摩擦条件下对高强度铸造锌合金ZA-12和ZA-27的摩擦磨损特性进行了研究,并以锡青铜ZQSn6-6-3进行了对比试验。结果表明,这3种合金与45~#钢配磨时的摩擦系数相差不大,但前两者的磨损率都比后者的低2～3个数量级,表明高强度铸造锌合金在润滑失效时仍具有良好的拉伤抗力。     

实验建模方法在金属橡胶隔振系统分析中的应用

本文结合金属橡胶隔振系统的性能特点，利用静态实验数据建立数学模型，求解隔振系统的运动微分方程，并根据方程的数值解分析金属橡胶隔振系统的动静态特性，该建模方法减少了理论误差，提高了建模业度，为金属橡胶隔振系统的动静态特性研究提出了一种新思路。     

干摩擦控制振动的应用

干摩擦能衰减机械振动的现象早为人们所熟悉。但是很长一段时期,干摩擦应用到控制振动上的例子不多见。这是由于干摩擦的性能不好掌握和干摩擦会使系统变为非线性,设计、计算就很复杂。 干摩擦振动系统是非线性系统。以振动系统中的一个干摩擦接头来说明。当接头上的力     

Nonlinear Isolator Dynamics at Finite Deformations: An Effective Hyperelastic,Fractional Derivative,Generalized Friction Model

In presenting a nonlinear dynamic model of a rubber vibrationisolator, the quasistatic and dynamic motion influences on theforce response are investigated within the time and frequencydomain. It is found that the dynamic stiffness at the frequency ofa harmonic displacement excitation, superimposed upon the longterm isolator response, is strongly dependent on staticprecompression, dynamic amplitude and frequency. The problems ofsimultaneously modelling the elastic, viscoelastic and frictionforces are removed by additively splitting them, modelling theelastic force response by a nonlinear, shape factor basedapproach, displaying results that agree with those of aneo-Hookean hyperelastic isolator at a long term precompression.The viscoelastic force is modeled by a fractional derivativeelement, while the friction force governs from a generalizedfriction element displaying a smoothed Coulomb force. A harmonicdisplacement excitation is shown to result in a force responsecontaining the excitation frequency and its every otherhigher-order harmonic, while using a linearized elastic forceresponse model, whereas all higher-order harmonics are present forthe fully nonlinear case. It is furthermore found that the dynamicstiffness magnitude increases with static precompression andfrequency, while decreasing with dynamic excitationamplitude – eventually increasing at the highest amplitudes due tononlinear elastic effects – with its loss angle displaying amaximum at an intermediate amplitude. Finally, the dynamicstiffness at a static precompression, using a linearized elasticforce response model, is shown to agree with the fully nonlinearmodel except at the highest dynamic amplitudes.     

45~#钢表面激光织构化及其干摩擦特性研究

采用声光调的固体Nd:YAG激光器在45#钢表面进行了织构化处理;采用栓盘摩擦试验机考察了织构化对其摩擦性能的影响;用三维轮廓仪及扫描电镜对摩擦试验前后试样的表面形貌进行了分析.研究结果表明:经过激光织构化的45#钢表面形成了较为规整的微坑型结构.在相同试验条件下与未织构面对比,织构面的摩擦系数均有不同程度减小且表现得更为稳定,并且磨损率也得到一定的降低,这是由于所制备的表面微坑起到了捕获磨屑的作用.对不同织构密度及织构尺寸样品摩擦性能的考察结果表明较大的织构密度及较大孔径更有利于减摩抗磨.     

干摩擦条件下Si3N4基和Ti（CN）基陶瓷对1Cr18Ni9Ti不锈钢的磨损机理

研究了Ｓｉ３Ｎ４基陶瓷和Ｔｉ（ＣＮ）基陶瓷分别与１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢在干摩擦条件下对摩时的磨损行为，并且通过销－盘磨损试验和磨损表面形貌分析等，提出了这２种陶瓷的磨损机理：Ｓｉ３Ｎ４基陶瓷主要是在磨损表面发生偶件材料１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ粘着层的粘着与剥落，同时陶瓷中的Ｓｉ向粘着层发生扩散转移，并在粘着层表面下２０～３０μｍ深度范围内产生裂纹和断裂而导致磨损；Ｔｉ（ＣＮ）基陶瓷在发生粘着层的粘着与剥落的同时，还由于摩擦温度很高引起陶瓷表面熔化，熔融状的陶瓷被挤走或冷凝收缩产生裂纹和断裂而导致磨损     

电子器件隔振设计实验研究

为了使精密电子产品在恶劣的环境下能够正常工作,必须对其采用适当的隔振措施。本文对某电子器件的三种不同隔振设计进行了试验研究,重点对比了不同设计在随机振动、正弦扫频振动环境下的隔振性能。试验结果表明,钢丝绳隔振器具有强的非线性特性,不同设计的隔振效果差异非常明显。采用阻尼板的设计方案,虽然隔振效果较好,但其加工难度较大,对使用环境要求较高。采用钢丝绳隔振器加铝质仪表板的设计方案,隔振效果较好,但由此带来其它的相关问题需要设计人员权衡考虑。     

316L不锈钢氮离子注入层的高温摩擦磨损特性

考察了316L奥氏体不锈钢高温氮离子注入层的摩擦磨损性能,并分析了其组织结构。结果表明：在相同注入工艺条件下,高温注入后的含氮层深度较常温注入下的提高约10倍;在150～460℃下注入处理时,在距离注入层表面大约40nm深度内的组织结构与注入温度有关,含氮层主要以膨胀奥氏体组织为主;由于膨胀奥氏体、CrN和微晶组织等对含氮层的强化作用,使显微硬度显著提高,摩擦系数明显下降,耐磨性能得到改善;460℃下注入处理后试样的摩擦系数较150℃下处理后的略高,而前者的耐磨性明显较高。     

碳钢表面碳—氮共渗层在高速干摩擦条件下的摩擦学性能研究

对 2 0 # 钢试样进行碳 -氮共渗热处理 ,考察了共渗层在高速干摩擦条件下的摩擦学性能 ,并用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对其磨损表面形貌和元素化学状态进行了分析 .结果表明 :随着滑动速度的增加 ,2 0 # 钢表面碳 -氮共渗层的磨损率逐渐降低 ,当滑动速度达到 35m/s左右时 ,磨损率显著增大 .扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析结果表明 ,高速轻载干摩擦条件下 2 0 # 钢表面碳 -氮共渗层的摩擦学性能同磨损表面氧化物的形成和剥落密切相关 ,而磨损率的显著增加是由于磨损表面氧化物类型发生从Fe2 O3 到FeO的转变所致 .     

表面纳米化中碳钢在干摩擦条件下的摩擦磨损性能研究

采用高能喷丸方法对45#钢进行表面纳米化处理,在环-盘摩擦磨损试验机上评价表面纳米化处理45#钢与T10钢摩擦副在干摩擦条件下的摩擦磨损试验,通过分析其磨损表面形貌探讨表面纳米化对中碳钢磨损行为的影响.结果表明:在载荷为10～60 N条件下,表面纳米化中碳钢的摩擦系数较处理前有所降低;在载荷为10～40 N时,其磨损质量损失较处理前有所降低;表面纳米化能够减弱中碳钢的疲劳磨损效应,提高中碳钢的摩擦磨损性能.