几种典型金属和涂层的冲击磨损机理研究
发布时间：2022-07-11 11:04
冲击磨损所诱发的材料损伤和安全问题,广泛存在于各类工程设备和高新技术领域的间隙振动配合或动态接触的工况中。冲击磨损的运动特点是呈反复的非线性接触—分离,引起接触区域的减薄、开裂,严重威胁设备的安全运行和生态环境。目前冲击磨损的试验方法和分析表征手段较为单一,材料性能和冲击参数对冲击动力学行为和磨损损伤机理的影响规律,也尚未形成统一认识。本论文从冲击动力学行为和能量耗散的表征着手,开展了冲击磨损的试验和有限元研究,不仅丰富了冲击磨损的理论体系,也为工程应用中的冲击磨损防护问题提供了借鉴依据和研究思路。本论文在动能控制模式的冲击磨损试验机上,完善并丰富了表征冲击磨损动力学行为的试验研究方法。选取了几种金属材料和涂层材料,系统的研究了材料基本力学性能、夹持方案、动能构成和表面工程等因素,对冲击动力学行为的影响。同时结合微观磨损分析,揭示了冲击磨损损伤机制和能量耗散途径。通过有限元计算,模拟了多种物理量与冲击动力学行为和接触特性的联系,实现了对多次冲击的模拟计算,深化了对冲击磨损损伤机理的认识。完成的主要工作和取得的主要结论如下:1.动能对冲击磨损动力学行为和磨损损伤机理的影响（1）动能仅由速...
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 微动摩擦及其应用
1.2.1 微动的基本概念
1.2.2 微动的运动模式及应用
1.3 冲击磨损的工程实例
1.3.1 发动机气门组挺柱
1.3.2 核电传热管
1.3.3 生物壳甲和牙齿
1.4 冲击磨损的研究背景及现状
1.4.1 冲击设备的发展
1.4.2 冲击磨损的研究现状
1.4.3 冲击磨损的防护手段
1.5 本文选题的意义和研究内容
1.5.1 本文的选题意义
1.5.2 本文的研究内容
第2章 冲击磨损的力学分析和试验研究方法
2.1 冲击接触的力学分析
2.1.1 冲击接触的要素
2.1.2 冲击接触的力学分析
2.2 动能控制模式的冲击磨损试验装置
2.2.1 试验机的设计理念
2.2.2 试验机的结构设计和运行步骤
2.2.3 冲击磨损的实现
2.3 冲击磨损的分析表征手段
2.3.1 微观分析
2.3.2 冲击磨损界面的动力学行为
2.4 本章小结
第3章 动能对冲击动力学行为和磨损损伤机理的影响
3.1 试验方案和材料
3.2 试验结果
3.2.1 速度的影响
3.2.2 质量的影响
3.2.3 冲击磨损行为和机理
3.3 讨论
3.4 本章小结
第4章 几种金属材料的冲击磨损损伤机理研究
4.1 试验材料和方案
4.1.1 试验材料
4.1.2 试验方案
4.2 试验结果
4.2.1 动力学行为
4.2.2 冲击磨损
4.2.3 冲击磨损机制
4.3 讨论
4.3.1 干扰冲击动力学行为的因素
4.3.2 硬度和弹性模量对冲击磨损的影响
4.4 本章小结
第5章 两种典型涂层的冲击磨损损伤机理研究
5.1 类金刚石碳基涂层
5.1.1 试验材料和方案
5.1.2 冲击动力学行为
5.1.3 冲击磨损行为
5.1.4 磨痕损伤分析
5.2 二硫化钼涂层
5.2.1 试验材料和方案
5.2.2 涂层表征
5.2.3 冲击动力学行为
5.2.4 冲击磨损行为和损伤特征
5.2.5 冲击接触行为
5.3 本章小结
第6章 冲击接触行为的有限元数值分析
6.1 有限元模型
6.1.1 接触设置
6.1.2 材料性能参数
6.1.3 边界条件和模拟方案
6.2 模拟计算结果
6.2.1 速度的影响
6.2.2 质量的影响
6.2.3 动能控制方式的影响
6.2.4 接触半径的影响
6.2.5 摩擦系数的影响
6.2.6 冲击次数的影响
6.3 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文及其他科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]硬质涂层冲击、冲蚀性能的研究进展[J]. 蔡振兵,王璋,朱旻昊. 机械工程学报. 2017(24)
[2]基于冲击动能控制的Cr-DLC涂层动力学响应和磨损行为[J]. 王璋,蔡振兵,孙阳,吴松波,朱旻昊. 中国表面工程. 2017(04)
[3]纯铁在球/面接触下的冲击微动磨损行为研究[J]. 王璋,蔡振兵,孙阳,吴松波,彭金方,朱旻昊. 摩擦学学报. 2017(02)
[4]高锰钢形变过程中加工硬化机理的研究[J]. 张福全,何翠,周惦武. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(12)
[5]干摩擦条件下基体粗糙度对Cr-DLC薄膜摩擦磨损性能的影响[J]. 李振东,詹华,王亦奇,汪瑞军,方宪法. 摩擦学学报. 2016(06)
[6]恒定动能作用下薄壁管的冲击微动磨损行为研究[J]. 陈志强,蔡振兵,林映武,王璋,朱旻昊. 机械工程学报. 2016(15)
[7]不同过渡层对DLC薄膜力学性能和摩擦学性能的影响[J]. 卓国海,柯培玲,李晓伟,汪爱英,赵运才. 中国表面工程. 2015(06)
[8]铝基体上等离子体电解氧化陶瓷涂层的冲蚀性能[J]. 张世欣,刘仁,王小成,李光,武传田,夏原,杨苗苑. 金属热处理. 2015(09)
[9]690合金管在室温干态下的冲击微动磨损特性研究[J]. 阳荣,蔡振兵,林映武,钱浩,唐力晨,谢永诚,彭金方,朱旻昊. 摩擦学学报. 2015(05)
[10]磁控溅射沉积高承载、低摩擦MoS2/Ti复合薄膜[J]. 关晓艳,王立平,张广安,蒲吉斌. 摩擦学学报. 2015(03)
博士论文
[1]高速轮轨材料滚动摩擦损伤及白层形成机理研究[D]. 周琰.西南交通大学 2017
[2]轴类部件旋转弯曲微动疲劳损伤分析及试验模拟[D]. 宋川.西南交通大学 2013
[3]扭动微动磨损机理研究[D]. 蔡振兵.西南交通大学 2009
[4]径向与复合微动的运行和损伤机理研究[D]. 朱旻昊.西南交通大学 2001
硕士论文
[1]两种动物硬质鳞片的切向及冲击磨损行为研究[D]. 张旭.西南交通大学 2017
[2]摆锤式冲击试验系统的研制及性能研究[D]. 梁斌强.北京交通大学 2017
[3]低速冲击微动磨损试验台的研制及实验研究[D]. 林映武.西南交通大学 2016
[4]货车车钩材料ZG25MnCrNiMo钢的冲击磨损特性研究[D]. 华彩虹.西南交通大学 2015
[5]钢材在冲击磨损条件下的疲劳机制的试验研究[D]. 吉志宽.青岛理工大学 2013
本文编号：3658046
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 微动摩擦及其应用
1.2.1 微动的基本概念
1.2.2 微动的运动模式及应用
1.3 冲击磨损的工程实例
1.3.1 发动机气门组挺柱
1.3.2 核电传热管
1.3.3 生物壳甲和牙齿
1.4 冲击磨损的研究背景及现状
1.4.1 冲击设备的发展
1.4.2 冲击磨损的研究现状
1.4.3 冲击磨损的防护手段
1.5 本文选题的意义和研究内容
1.5.1 本文的选题意义
1.5.2 本文的研究内容
第2章 冲击磨损的力学分析和试验研究方法
2.1 冲击接触的力学分析
2.1.1 冲击接触的要素
2.1.2 冲击接触的力学分析
2.2 动能控制模式的冲击磨损试验装置
2.2.1 试验机的设计理念
2.2.2 试验机的结构设计和运行步骤
2.2.3 冲击磨损的实现
2.3 冲击磨损的分析表征手段
2.3.1 微观分析
2.3.2 冲击磨损界面的动力学行为
2.4 本章小结
第3章 动能对冲击动力学行为和磨损损伤机理的影响
3.1 试验方案和材料
3.2 试验结果
3.2.1 速度的影响
3.2.2 质量的影响
3.2.3 冲击磨损行为和机理
3.3 讨论
3.4 本章小结
第4章 几种金属材料的冲击磨损损伤机理研究
4.1 试验材料和方案
4.1.1 试验材料
4.1.2 试验方案
4.2 试验结果
4.2.1 动力学行为
4.2.2 冲击磨损
4.2.3 冲击磨损机制
4.3 讨论
4.3.1 干扰冲击动力学行为的因素
4.3.2 硬度和弹性模量对冲击磨损的影响
4.4 本章小结
第5章 两种典型涂层的冲击磨损损伤机理研究
5.1 类金刚石碳基涂层
5.1.1 试验材料和方案
5.1.2 冲击动力学行为
5.1.3 冲击磨损行为
5.1.4 磨痕损伤分析
5.2 二硫化钼涂层
5.2.1 试验材料和方案
5.2.2 涂层表征
5.2.3 冲击动力学行为
5.2.4 冲击磨损行为和损伤特征
5.2.5 冲击接触行为
5.3 本章小结
第6章 冲击接触行为的有限元数值分析
6.1 有限元模型
6.1.1 接触设置
6.1.2 材料性能参数
6.1.3 边界条件和模拟方案
6.2 模拟计算结果
6.2.1 速度的影响
6.2.2 质量的影响
6.2.3 动能控制方式的影响
6.2.4 接触半径的影响
6.2.5 摩擦系数的影响
6.2.6 冲击次数的影响
6.3 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文及其他科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]硬质涂层冲击、冲蚀性能的研究进展[J]. 蔡振兵,王璋,朱旻昊. 机械工程学报. 2017(24)
[2]基于冲击动能控制的Cr-DLC涂层动力学响应和磨损行为[J]. 王璋,蔡振兵,孙阳,吴松波,朱旻昊. 中国表面工程. 2017(04)
[3]纯铁在球/面接触下的冲击微动磨损行为研究[J]. 王璋,蔡振兵,孙阳,吴松波,彭金方,朱旻昊. 摩擦学学报. 2017(02)
[4]高锰钢形变过程中加工硬化机理的研究[J]. 张福全,何翠,周惦武. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(12)
[5]干摩擦条件下基体粗糙度对Cr-DLC薄膜摩擦磨损性能的影响[J]. 李振东,詹华,王亦奇,汪瑞军,方宪法. 摩擦学学报. 2016(06)
[6]恒定动能作用下薄壁管的冲击微动磨损行为研究[J]. 陈志强,蔡振兵,林映武,王璋,朱旻昊. 机械工程学报. 2016(15)
[7]不同过渡层对DLC薄膜力学性能和摩擦学性能的影响[J]. 卓国海,柯培玲,李晓伟,汪爱英,赵运才. 中国表面工程. 2015(06)
[8]铝基体上等离子体电解氧化陶瓷涂层的冲蚀性能[J]. 张世欣,刘仁,王小成,李光,武传田,夏原,杨苗苑. 金属热处理. 2015(09)
[9]690合金管在室温干态下的冲击微动磨损特性研究[J]. 阳荣,蔡振兵,林映武,钱浩,唐力晨,谢永诚,彭金方,朱旻昊. 摩擦学学报. 2015(05)
[10]磁控溅射沉积高承载、低摩擦MoS2/Ti复合薄膜[J]. 关晓艳,王立平,张广安,蒲吉斌. 摩擦学学报. 2015(03)
博士论文
[1]高速轮轨材料滚动摩擦损伤及白层形成机理研究[D]. 周琰.西南交通大学 2017
[2]轴类部件旋转弯曲微动疲劳损伤分析及试验模拟[D]. 宋川.西南交通大学 2013
[3]扭动微动磨损机理研究[D]. 蔡振兵.西南交通大学 2009
[4]径向与复合微动的运行和损伤机理研究[D]. 朱旻昊.西南交通大学 2001
硕士论文
[1]两种动物硬质鳞片的切向及冲击磨损行为研究[D]. 张旭.西南交通大学 2017
[2]摆锤式冲击试验系统的研制及性能研究[D]. 梁斌强.北京交通大学 2017
[3]低速冲击微动磨损试验台的研制及实验研究[D]. 林映武.西南交通大学 2016
[4]货车车钩材料ZG25MnCrNiMo钢的冲击磨损特性研究[D]. 华彩虹.西南交通大学 2015
[5]钢材在冲击磨损条件下的疲劳机制的试验研究[D]. 吉志宽.青岛理工大学 2013
本文编号：3658046
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