课程文献中心 更多>>

关键词： 砂卵石地层   盾构   均匀磨损   EDEM离散元   刀盘刀具设计  

摘要： 为解决砂卵石地层土压平衡盾构掘进中整盘刀具非均匀磨损问题，基于摩擦磨损原理，建立刀具磨损量计算方法，提出盾构整盘刀具均匀磨损理论及刀盘刀具设计方法。采用EDEM颗粒流数值软件，构建6.6m砂卵石地层均匀磨损盾构掘进模型，验证了整盘刀具的均匀磨损性能。研究表明：1）通过设计不同的刀盘线形，并在各轨迹半径上布置特定的刀具数量能够实现整盘刀具的均匀磨损；2）刀盘线形及刀具数量与“环向布刀指数β”、“地层岩性指数n”有关。地层条件一定时，β值是影响均匀磨损盾构刀盘刀具设计的关键因素，对于常规直径盾构（2.5m≤R<6m），合理的β值范围为1.83～2。对于大型盾构(R≥6m)，β=2，应设计平面刀盘，并在各轨迹上按照径向尺度的平方布设刀具数量；3）均匀磨损方案下，整盘刀具磨损程度差异较小，外圈刀具磨损系数降低，最大不换刀连续掘进距离大幅增加。

关键词： 铝基复合材料   TiB   颗粒   碳纤维(C   )   SiC晶须   载流摩擦磨损   磨损机制  

摘要： 轻质6063铝合金具有一定的强度和耐蚀性使其在载流摩擦领域中得到广泛应用，但6063铝合金的载流摩擦性能难以满足服役需求，因此，亟待提升6063铝合金的载流摩擦磨损性能。本研究以颗粒(TiB2p)、纤维(Cf)和晶须(SiCw)作为增强相，通过放电等离子烧结（SPS）和热挤压工艺相结合分别制备了增强相体积分数为5 vol.%的TiB2p/6063Al、Cf/6063Al和SiCw/6063Al复合材料。重点研究了增强相类型对6063Al基复合材料载流摩擦磨损性能的影响，深入分析了复合材料的摩擦系数、磨损率、磨损表面形貌及磨损机制。结果表明，TiB2p和Cf在6063Al基体中分布较均匀，而SiCw在复合材料中存在团聚现象。其中，TiB2p/6063Al的硬度（68.38 HB）最高，较6063Al基体提升约11.55%；Cf/6063Al复合材料的致密度（99.41%）和导电率（48.4% IACS）最高。载流摩擦磨损试验结果表明，不同增强相的添加会使6063Al基复合材料的平均摩擦系数均有不同程度的降低，对磨损率、载流质量和磨损形貌均有不同的影响。对比三种增强相，Cf在提升6063Al的载流摩擦性能方面表现最为出色，磨损率大幅降低，载流摩擦系数稳定性和载流效率提高明显。Cf/6063Al复合材料的摩擦过程出现长时间的稳定摩擦滑动阶段，线磨损率(3.19 × 10–5mg/mm)最小，较6063Al基体减少32.27%；载流效率（66.61%）最高，较6063Al基体提升29.44%；同时，其微观磨损表面较平整，存在较少的金属熔融物，磨损机制以磨粒磨损和电弧侵蚀为主。此外，Cf/6063Al复合材料良好的导电率可能是Cf/6063Al复合材料载流摩擦系数较稳定和载流效率较高的原因之一。SiCw/6063Al复合材料的平均摩擦系数（0.235）最小，但其线磨损率较6063Al基体增加11.25%，载流质量也较差。TiB2p/6063Al复合材料的平均摩擦系数和线磨损率分别较6063Al基体减小8.85%和7.01%，其载流质量较差。

关键词： 环境温度   制动系统   停车制动   摩擦磨损   摩擦振动噪声  

摘要： 目的 探究环境温度对列车制动界面摩擦磨损及振动噪声的影响及其机理。方法 在环境温度可控的列车制动性能模拟试验台上，以环境温度为变量（20℃、0℃、-20℃和-40℃），开展停车制动试验，采集试验过程中的振动加速度、噪声、温度、制动力和制动扭矩信号并进行分析，采用扫描电子显微镜（SEM）和光学显微镜（OM）对摩擦块表面形貌和磨屑进行表征，并对试验前后摩擦块进行称重评估其磨损率。结果 在本试验条件下，随着环境温度降低，制动界面的切向振动加速度和噪声声压的RMS（均方根值）分别从20℃时的578.6m/s2和24.4Pa增加至-40℃时的937.0m/s2和34.0Pa；摩擦系数从20℃时的0.50降低至-40℃时的0.44；同时，磨损率从20℃时的111.0μg/s减少至-40℃时的54.8μg/s。结论 在停车制动过程中，随着环境温度降低，制动盘和摩擦块的材料脆性增加，在摩擦作用下更容易破碎产生大颗粒磨屑，从而影响摩擦界面第三体的形成和分布，最终通过接触平台的大小和分布影响制动界面摩擦磨损和振动噪声特性。

关键词： 车轮多边形   制动闸片摩擦块   刚柔耦合   热机耦合   磨损  

摘要： 为探究车轮多边形磨耗下制动闸片摩擦块的磨损行为，建立了刚柔耦合动力学分析模型和热机耦合有限元磨损仿真模型，并分别通过现场实测的轴箱振动加速度和台架试验得到的摩擦块磨损形貌对模型进行了验证。研究表明：车轮多边形磨耗会影响摩擦块的总磨损量，并对摩擦块实时磨损率产生极为显著的影响。随着车轮多边形磨耗幅值的增加，摩擦块总磨损量缓慢上升，实时磨损率剧烈变化。与此同时，制动界面温度的升高会导致摩擦块实时磨损率均值上升，制动界面温升速率与摩擦块实时磨损率标准差关系密切。此外，制动速度也会影响摩擦块的实时磨损行为，制动速度的提高会导致摩擦块实时磨损率均值和标准差均随之升高。该研究可为深入理解车轮多边形磨耗对制动闸片摩擦块磨损行为的影响提供必要的理论支撑。

关键词： 桨叶磨损   直升机沙盲   磨损模型   离散单元法   碰撞模型  

摘要： 直升机“沙盲”现象不仅威胁飞行安全，而且引发桨叶磨损，降低旋翼性能。为此，基于粘性涡粒子法和离散单元法的直升机“沙盲”分析模型计算沙云时变形态，耦合沙粒-桨叶冲击模型与桨叶磨损模型，考虑旋翼桨叶高速冲击磨损特性，建立“沙盲”环境直升机桨叶磨损分析方法。通过与不锈钢SS304、镍合金、钛合金Ti-6AL-4V、玻璃纤维增强环氧树脂GF/EP、双向碳纤维增强环氧树脂CF/EP、聚氨酯PU的靶板磨损试验对比，验证了分析方法的准确性。随后研究EH-60L直升机前飞“沙盲”环境的桨叶磨损特性，并分析飞行速度对桨叶磨损的影响特性。直升机“沙盲”环境下，桨叶与沙云碰撞程度、桨叶磨损、旋翼磨损区域均随时间显著增加，同时，受桨叶进入沙云时间更长、沙粒冲击速度更大、冲击角度更大的影响，桨尖磨损远高于桨叶内侧。此外，桨尖磨损和旋翼磨损区域随飞行速度增加而先增加后减小。

关键词： 碳纤维增强复合材料   湿热服役工况   摩擦行为   磨损机制  

摘要： 海洋工程结构用金属材料易产生锈蚀、磨损与疲劳等不可逆损伤，严重降低结构的服役寿命与安全储备。碳纤维增强环氧树脂（CFRP）复合材料具有较高的比强度/模量，尤其在高载、冲刷、高温、高湿等湿热服役工况下具有优异耐摩擦与抗磨损性能，作为工程材料有望大幅度提高海洋工程结构服役寿命。本文中，研究了CFRP力学性能以及在不同施加荷载、滑动速率、服役温度以及水润滑等湿热服役工况下摩擦行为与磨损机制。研究发现，基于真空灌注工艺，CFRP板破坏断口显示纤维被树脂紧紧包裹，并没有出现纤维团聚及纤维布分层现象。CFRP摩擦磨损性能对荷载最敏感，因为切向位移使得摩擦副界面产生较大剪切应力；服役温度第二；滑动速率第三；水润滑影响最小，归因于水分子增加了对磨面距离，缓解了磨损程度。与500 g相比，负载2000 g试样磨损速率和划痕宽度分别增加了155.9%和111.0%，归因于高负载工况使得纤维/树脂界面发生脱粘损伤，并引发严重分层磨损；与室温相比，100 ℃和120 ℃服役温度下CFRP磨损速率分别增加了72.5%和109.2%，归因于高温服役工况使得环氧树脂从玻璃态变为高弹态，引发过度塑性变形，最终使得CFRP发生明显疲劳磨损。此外，滑动速率和水润滑工况对CFRP摩擦系数影响不明显（小于20%），尤其60 ℃水润滑下其摩擦系数仅波动了13.4%，这是因为水分子的润滑功能和散热作用减少了摩擦程度，仅发生轻微的磨粒磨损；120 mm/s速率下CFRP磨损速率较60 mm/s增加了77.9%，归因于较大速率差使得CFRP表面和亚表面变形不一致，导致粘着磨损发生。

关键词： 刀具磨损状态监测   深度迁移混合模型   数据增强   参数迁移  

摘要： 为提高刀具磨损的监测精度和效率,针对加工过程中刀具磨损状态监测出现的数据不均衡问题,提出一种基于深度迁移混合模型的刀具磨损状态监测方法。通过混合类平衡正则化、数据增强与批量归一化技术对经过图像编码的数据集进行图像预处理,再利用ResNet32残差神经网络从图像中自适应地提取相关重要特征,然后采用ResNet32残差神经网络作为分类器进行两阶段训练,采用标签感知平滑优化损失函数,通过参数迁移获得最优分类模型。结果表明:所提方法有效改善了刀具磨损监测数据不均衡的问题,与目前的基于深度学习的刀具磨损监测方法相比,在准确率和计算效率方面均有较大提高。

关键词： 轧辊磨损   轧制过程   产品性能   表面质量   尺寸精度   力学性能  

摘要： 轧辊磨损是轧制流程中不可避免的现象,对产品的表面特性、尺寸精度和力学性能产生深远影响。文章全面分析了轧辊面临的不同磨损类型,包括粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损,深入探讨了这些磨损类型的形成机理及其对轧制产品性能的具体影响,特别是如何导致表面缺陷、尺寸偏差和力学性能的退化。针对上述问题,文章提出了优化轧辊材料、调整轧制工艺参数和实施科学磨损管理等改进策略,旨在提升轧制产品的质量和生产效率,同时减少轧辊更换频率,降低生产成本。

关键词： 活塞环   气缸套   边界润滑   摩擦   织构   磨损   数学模型  

摘要： 高强化柴油机活塞环-缸套在上止点处的工作环境恶劣,多处于边界润滑状态。表面微织构被证明是改善表面摩擦学性能的有效手段,然而目前仍缺少考虑表面织构的边界润滑数值模型。建立了考虑表面织构和摩擦膜影响的活塞环-缸套边界润滑模型,并应用该模型开展了考虑表面织构影响的磨损量计算,计算结果与边界润滑试验结果规律一致,且优选的表面织构方案较无织构方案磨损深度降低了33.7%。

关键词： TC4合金   摩擦磨损   电化学   海洋环境  

摘要： 通过研究TC4合金在不同pH模拟海水中的电化学行为,表明合金在中性(pH=7)模拟海水中耐蚀性能最好,在酸性(pH=2)模拟海水中的耐蚀性能最差。通过研究TC4合金在模拟海水中的摩擦磨损行为,可见海水介质的存在会降低摩擦系数和减少磨损量,其磨损机理从空气介质中氧化磨损和磨粒磨损转变为腐蚀磨损和疲劳磨损。通过开展了TC4合金在模拟海水中磨损与电化学的交叉实验,表明在海洋介质和循环载荷的共同作用下,TC4合金的表面会同时发生钝化膜的破损与修复。钝化膜的破损剥落速率大于其生成速率,钝化膜失去保护作用,反而加速了合金腐蚀。但循环载荷消失后,合金在模拟海水中再次生成完整钝化膜。