摘要：为了更深入地研究镁合金冷喷涂Al-αAl_(2)O_(3)复合涂层在不同受力状态下的力学响应,利用ABAQUS有限元软件分别在AZ31B镁合金上构建了Al-Al_(2)O_(3)复合涂层的定点下压模型、拉伸模型和摩擦模型(其中Al_(2)O_(3)质量分数分别为0%、15%、30%、45%),且对于冷喷涂试验中出现的颗粒随机性进行相应的表征,分析了涂层在不同受力状态下的应力分布及其类型,以期获得复合涂层潜在的失效机制及在不同受力(拉伸、压缩、摩擦)状态下应力之间的联系。研究表明:3种不同受力工况下应力集中现象位于Al_(2)O_(3)颗粒的边缘或附近,且应力在靠近曲率半径最小处达到最大值,但不同的受力会导致应力的类型不同。经过摩擦后的涂层最表层的涂层残余应力为拉应力,次表层则为压应力,涂层最下层则为拉应力,且最表层的残余拉应力平均值随着Al_(2)O_(3)含量增多而增大。研究结果可为涂层设计和材料选择提供理论指导,同时也为相关应用领域提供参考依据。

摘要：机械零件的几种典型失效均源自于材料表面早期的微观损伤,在磨损、腐蚀、疲劳等工况条件下服役的零件往往因为材料表面局部损伤而导致整体失效,最终引起设备故障甚至造成灾难性后果。传统工程材料在化学成分与制备工艺确定后,其物相构成、组织结构、力学性能和使役行为随即确定,其难以满足机械零件极端工况、高可靠性和长寿命的新需求。生物系统通过自主修复来应对自身损伤,帮助生物体恢复健康并延续生命。近年来,受生物体损伤自修复与自愈合过程的启发,在智能材料、先进表面技术、仿生科学和信息技术等交叉融合的基础上,发展形成的集损伤感知激励、状态智能诊断、在线修复愈合于一体的智能自修复材料与技术,为解决材料早期微观损伤的修复问题,提高工程系统的运行效率、可靠性和延长使用寿命提供了新的解决方案。经过几十年的研究和发展,自修复材料已涵盖了混凝土、聚合物、陶瓷、金属等多个领域,自修复过程针对的损伤形式也覆盖了磨损、腐蚀、疲劳等多种失效模式。该研究领域涉及自修复材料设计、自修复体系构筑、自修复性能评价和自修复机理等多个方面,是多学科综合交叉的热点方向。本文介绍了典型自修复材料体系的分类及基本原理,综述了针对磨损、疲劳、腐蚀三种典型损伤失效形式的自修复材料的研究进展,分析了该领域当前存在的问题及未来的发展趋势。

摘要：采用MPV-600型微机控磨粒磨损试验机考察了潜油螺杆泵定子丁腈橡胶(NBR)和氟橡胶(FPM)与转子45#钢配副在干摩擦条件下的磨损行为,并用扫描电子显微镜-X射线能量散射分析(SEM-EDXA)法对橡胶的磨痕表面形貌、元素含量进行分析。结果表明:两种橡胶在低载荷条件下的干摩擦磨损主要是以滞后摩擦为主,而较高载荷时NBR的磨损机制表现为粘着磨损;橡胶磨损的物理过程为微切削作用产生的微观分子断裂,随着载荷的增大,宏观分层剥落逐渐起主导作用;干摩擦过程中橡胶分子链发生断裂形成大分子自由基,大分子自由基异构化并发生氧化反应。

摘要：在潜油螺杆泵的使用中,转速的选择与控制十分重要,同时转速的预测能够有效地避免泵效下降、延长泵的使用寿命。目前在分析各因素对螺杆泵转速影响的基础上,采用人工神经网络方法建模并进行预测其后续转速已成为研究的热点。在对螺杆泵转速影响因素的分析基础上,采用BP网络、RBF网络和Elman网络分别对转速进行实例研究并观察其误差。结果表明,三种典型的神经网络模型均能够很好地描述任意温度、原油粘度和泵端压差等工况条件下的螺杆泵转速变化特性,实现螺杆泵转速的预测。RBF神经网络训练速度最快且误差值最小,Elman神经网络和BP神经网络的预测误差接近,但前者的训练误差要比后者平滑。

摘要：利用自行设计的往复式磨损试验机研究丁腈橡胶在含砂KCl溶液和蒸馏水2种介质中的摩擦磨损行为,并利用场发射扫描电镜对橡胶磨痕的表面形貌及元素含量进行分析。结果表明:在2种介质中,随着载荷的增加,丁腈橡胶的摩擦因数降低而磨损量增加,但在含砂的KCl溶液介质中摩擦因数和磨损量的变化程度均高于在含砂蒸馏水介质中。丁腈橡胶在含砂KCl溶液的磨损机制为腐蚀磨损以及磨粒滑动侵蚀,在含砂蒸馏水中的磨损机制为湿磨粒磨损。K+使得丁腈橡胶表层及亚表层分子链更容易断裂,进而生成了分子量和分散性都低的产物和小分子单体,以及新的支联网状结构。

摘要：表面织构作为一种提高表面性能的方法,已经成为国内外表面工程领域研究的热点。随着精细加工技术的快速发展,人们可以通过控制表面织构的尺寸和形状来改善样品的表面性能。仿生技术为表面织构设计提供了源泉,将生物体表面微观形状特征加工到材料表面,使仿生结构表面展现出优异的性能。目前,对表面织构的精确制造以及加工影响因素的模型化研究已取得了较大进展,但对某些特定接触条件下表面织构化的有效性研究仍处于初级阶段。现有研究中没有能够适用于任何方案的织构设计,因为大多数表面织构技术只有在特定的尺寸和几何条件下才能使用,对不同问题需要用不同的技术来处理。织构化表面比未织构化表面具有更好的摩擦学性能。本文对织构化表面的摩擦学性能进行了讨论,首先介绍了使用激光刻蚀技术、化学刻蚀技术、光刻蚀技术、电化学加工技术、激光喷丸技术和超声波振动辅助加工技术在材料表面制备微观结构的方法,通过改变被加工表面织构的几何尺寸、加工精度,面积密度等条件,可以得到不同的减摩抗磨织构;然后分析了在不同摩擦状态下的减摩机制;最后总结了当前各种表面织构制备技术的优缺点。目前,对最佳织构参数的研究仍在进行,减摩抗磨表面织构的有效性主要取决于实际接触情况和应用。表面织构设计参数较多,主要有织构形状、面积密度、特征尺寸等。必须优化织构化技术,才能使表面织构具有规则的几何形状和特征尺寸。因此,最佳织构参数的预测很有必要。模拟不同摩擦状态下表面织构的摩擦磨损,可以代替耗时长、价格昂贵的“反复试验”,为机械和医学领域的快速发展提供了便利。最后,对织构化表面进行了展望。

摘要：利用ABAQUS软件的Map Solution(MS)功能对2K型斯特封进行有限元仿真分析,该功能通过重启动分析和网格重构技术,解决了由网格畸变引起计算中断的问题,得到超高压工况下的收敛解。根据流体压力14、28、35、42、56 MPa下斯特封内、外行程的应力应变云图和密封面接触压力分布曲线,研究流体压力对密封件主应力、主应变和接触压力分布的影响规律;同时对比未使用MS功能的高压工况(35 MPa)下仿真结果,验证了MS功能分析网格大变形问题的可靠性。结果表明:在超高压工况下,斯特封的最大主应力集中分布于空气侧PTFE阶梯形环与活塞沟槽、缸筒的接触区域,最大主应变出现在PTFE阶梯形密封环的卸荷角处;随着油液压力的增加,接触压力分布曲线趋势发生明显变化,空气侧的接触压力梯度减小;在相同流体压力下,外行程时密封面接触宽度大于内行程的接触宽度。

摘要：潜油螺杆泵采油系统的转速与原油渗透率、泵两端压差、油温、容积效率以及机械效率等因素都有密切的关系。针对传统转速控制系统设计引起的不足,设计了具有上述多个影响参数输入的闭环控制系统,根据参数的变化对潜油螺杆泵采油系统的转速进行实时控制和调节。通过本文的研究,增加了对潜油螺杆泵采油系统控制的准确性,实现了对螺杆泵转速的优化控制,有效地延长潜油螺杆泵的寿命,降低了成本,提高了经济效益。

摘要：构建一种适用于多唇往复滑环式组合密封的数值模型,数值模型中包含固体力学分析、流体力学分析、接触力学分析、流固耦合分析。以含有3段密封唇的PS封为例,基于数值模型求解得到密封面油膜厚度分布、油膜压力分布、粗糙峰接触压力分布,以及内外行程的流量和密封界面的摩擦力。该数值计算方法解决了多唇密封中边界条件难确定的问题,通过迭代计算可得到稳态运行时各密封唇的边界条件。明确多唇PS封的密封机制,分析不同往复速度对密封性能的影响。结果表明:多唇PS封内外行程中各唇边界条件差异较大,外行程中,两唇之间的空隙处存在一定压力,内行程中空隙压力为0;外行程的密封面接触压力要小于内行程;增大往复速度会使多唇PS封净泄漏增加,摩擦力减小。

摘要：在矿浆搅拌过程中,临界离浮转速与叶轮离底间隙、粒径、砂粒密度、桨径、叶片倾角、矿浆固相浓度等诸多因素有关。本文选择了其中的叶轮离底间隙、叶片倾角、桨径、固相质量分数等为参数,分析这些参数对临界悬浮转速的影响,拟合临界悬浮转速与各个参数间的函数关系,为固-液搅拌设备的设计、性能优化提供依据。试验结果表明,较低的叶轮离底间隙、较大的叶片倾角、较低的固相质量分数和较大的桨径有利于固相的悬浮,对应的临界悬浮转速Njs较小。通过Matlab拟合得到了临界悬浮转速与各个参数之间的对应关系,关系式为N_(js)=211·D^(-1.400)·C^(0.208)·X^(0.278)·θ^(-0.426)。该试验结果对矿浆搅拌槽的工业应用具有实际的指导意义。