摘要：连接结构作为工业装备的核心部件之一,是装备制造领域着重攻关优化的关键基础部件.当前,因连接界面的非线性、复杂性、不确定性等引起的跨尺度和多物理场复杂力学行为机理不明,导致精准预测连接结构动力学特性和监测其动态服役性能存在困难,成为制约精密结构动力学分析、高保真仿真、设计、优化和控制等问题突破的瓶颈.然而连接结构应用广泛,工程和技术人员对连接结构的机理及其多功能化有进一步的需求.本文主要综述连接结构界面摩擦力学的解析建模、有限元建模以及实验系统,并提出新型连接结构设计的发展趋势.首先,根据连接使役环境需求、工程存在问题及缺乏有效强度刚度预测理论,综述了螺栓连接结构载荷类型及精准构建连接等效模型应用.其次,重点概述了连接结构界面摩擦的几类主流理论模型,包括描述微/纳尺度分析连接界面多尺度物理行为和规律的本构模型、采用系统辨识理论和方法得到宏观界面力学响应的唯象模型、结合本构微观接触机理和系统辨识宏观角度的唯象学本构摩擦模型.然后,综述了以有限元方法为基础的连接结构仿真以及实验方法,具体包括直接有限元建模、间接等效有限元建模、实验基准系统以及各向激励连接结构实验平台.最后,基于装备领域连接结构多功能需求,提出“传静抑动”连接件以及轻量化仿生连接件的新型连接件设计思想.

摘要：在铝合金热挤压过程中,工件与模具界面的摩擦对模具磨损、挤压载荷、产品表面质量等具有重要的影响。摩擦也是挤压数值仿真中一个重要的边界条件,影响因素多,难以定量确定。为得到精确的仿真结果,需采用合理的摩擦模型。揭示铝合金热挤压过程中不同接触界面的摩擦学行为。分析工作带位置的摩擦磨损对型材表面质量的影响机理。综述模具材料的表面强化技术,并对各工艺作出评价。归纳总结铝合金热挤压过程中采用的摩擦理论模型及等效表征方法。最后指出热挤压过程中界面摩擦研究存在的主要问题。

摘要：通过结合主/被动方式控制微液滴/注液表面的摩擦力,并研究了界面摩擦力的变化机理.结果表明:当注入流体二甲基硅油黏度从10 mm2/s增至100 mm2/s时,界面摩擦力从约15μN增至40μN;当外加电压从0 V增至240 V,摩擦力可以从15μN增至45μN左右;当外加电压从240 V逐渐降至0 V,摩擦力可以从45μN降至15μN左右,摩擦力实现了3倍范围内的动态调节.分析表明,增加注液表面二甲基硅油黏度会增强微液滴/注液界面氢键作用,导致摩擦力增加.在电压作用下,微液滴/注液表面发生介质上电润湿行为,有效界面张力随电压发生改变,实现固液界面摩擦力的动态调节.因此,通过改变黏度的被动方式和电压控制的主动方式可以有效调节微液滴/注液表面的摩擦力,研究成果可为微流体控制系统微通道表面的优化设计及微液滴的精确输送提供技术和理论指导.

摘要：设计了频率、振幅独立调整的低频振动发生器,搭建了振动摩擦实验平台,系统研究了不同振动频率、振幅和正压力条件下的摩擦响应。结果表明:在较大正压力下,无振动时金属摩擦副间的摩擦力随相对运动速度的增加逐渐降低;叠加低频振动时,金属摩擦副间的摩擦力明显下降,在较大正压力、振幅和振动频率条件下,振动减摩效果更明显;该条件下振动减摩的主要原因为界面摩擦状态从脂润滑过渡为边界摩擦、振动增大了界面运动速度,同时振动将试样凹坑处的润滑脂拽出改善了摩擦状态。

摘要：铝合金热挤现象的发生,不仅会因界面摩擦造成模具的磨损,也会因这种磨损,使得模具的使用时间大大缩减。针对此问题,本文研究了铝合金热挤压界面的摩擦行为,及相应的强化技术,并在此基础上,建立了一种新型的摩擦等效表征方法。通过设计对比实验,证明摩擦等效表征方法,确实比传统方法更具有实用价值。

摘要：机械发光是指材料在摩擦学、力学刺激下的一种发光行为。由于其独特的摩擦学/力学可视化以及力学的空间分辨能力,机械发光为解决目前摩擦学/力学传感中存在的关键问题带来了新思路和新途径。受材料的结构体系、存在形态、力学施加条件等影响,机械发光的具体表现形式各式各样。为准确把握机械发光的各种形式并指导机械发光的设计与开发,亟需从根本上理解其物理过程。

摘要：土工格栅与土的界面摩擦特性指标是加筋土工程设计的关键。通过分析土工格栅与土的界面摩擦作用和进行了直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。在两种试验条件下,土工格栅加筋土复合体的抗剪强度均有界面摩擦角φsq和界面凝聚力csq,且土工格栅与土相对位移量的不同,其复合体的强度机理有区别。在拉拔摩擦试验中,剪应力峰值强度对应的剪切变形值高于直剪摩擦试验中剪应力峰值强度的剪切变形值5～10倍以上。两种试验均有其适用性,而土与土工格栅的相对位移较小时直剪摩擦试验较能反映实际;土与土工格栅相对位移较大时土与格栅双面均发生相对位移,拉拔摩擦试验更为合适。随法向应力的增大,直剪摩擦和拉拔摩擦试验的剪应力峰值以及剪应力峰值对应的位移均提高。直剪摩擦的剪切速度小,剪应力峰值强度高,且达到峰值强度的剪切位移大;增加剪切速度,剪应力峰值强度降低,且对应的位移也减少,其原因是界面上的孔隙水压力消散和筋材的应力松弛。应根据具体工程的需要选择直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验确定设计参数。

摘要：建立了弹性-幂律蠕变双材料界面裂纹准静态扩展的力学模型,求得了裂纹尖端应力、应变和位移场分离变量形式的解及其数值结果;讨论了材料性能参数对裂纹尖端场的影响;计算和分析了界面裂纹的摩擦效应,并且得出了给定条件下裂尖场的轮廓图形.

摘要：高速摩擦过程中界面会出现局部高温、结构破坏等现象,从而导致摩擦体系的失效,造成巨大的损失。由于摩擦界面的封闭性,界面温度变化很难得到研究,界面的热传输机理尚不完全清楚。基于以上情况,本文围绕高速摩擦过程展开了深入研究,建立高速摩擦过程的分子动力学模型,从微观能量转换的角度分析了摩擦热的产生机理,研究了摩擦热在材料内部的分布情况,求解得到摩擦热分布的表达式,建立了更精确的摩擦热耗散模型。

摘要：针对路桥因车辆超载事故频发与寿命大幅缩短问题,提出了道路"保险丝"概念,设计研发了车辆超载自动判别限行装置,并介绍了其运行方法。装置由台座、可翻转滑块、控速限位弹簧、复位单元和超载报警单元组成,利用翻转滑块和台座之间的界面摩擦力与车重产生力矩的力的平衡原理,自动识别超载并转动形成路障,限制超载车通行。建立了装置的受力简图,并基于有车超载界限工况下的力的平衡条件,建立了翻转滑块尺寸、自动、界面摩擦系数、超载限值、控速限位弹簧弹性系数、复位千斤顶额定荷载值等参数的相互关系方程;推导出左右摩擦副界面所需支承力之比和限载值计算表达式。最后假定已知参数,给出一个设计案例。装置的使用可以有效防止超载车辆通行,确保路桥结构安全,延长使用寿命。