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表面织构对H13模具钢激光熔覆残余应力影响分析 被引量:2
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作者 赵昌龙 于子策 +3 位作者 杜伟龙 张自豪 白宇阳 张书豪 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第1期21-27,共7页
在H13模具钢多层激光熔覆过程中,通过预置表面织构以降低激光熔覆后模具钢熔覆层的残余应力,减少其裂纹的产生。首先,对待加工表面进行预处理,预置正方形表面织构,并利用Ansys软件APDL语言模拟激光熔覆过程,对熔覆过程中的温度场和应力... 在H13模具钢多层激光熔覆过程中,通过预置表面织构以降低激光熔覆后模具钢熔覆层的残余应力,减少其裂纹的产生。首先,对待加工表面进行预处理,预置正方形表面织构,并利用Ansys软件APDL语言模拟激光熔覆过程,对熔覆过程中的温度场和应力场进行了耦合分析研究;其次,结合正交实验模拟结果研究预置织构对激光熔覆层温度场和残余应力的影响;最后,进行实验测定。研究结果表明,对正交仿真实验结果进行均值化分析可知,最优熔覆参数为激光功率P=400 W,扫描速率v=20 mm/s,激光光斑半径R=0.8 mm,影响熔覆层残余应力的影响程度顺序依次为激光功率>激光光斑半径>扫描速率。将最优参数下有、无织构的仿真及实际加工结果进行对比,仿真结果中有织构激光熔覆后工件表面的残余应力降低了25.96%,实际熔覆后有织构工件表面的残余应力18.55%。因此通过在H13模具钢基体表面预置织构的方法,可以降低熔覆层残余应力,从而减少或消除裂纹的产生,在利用激光熔覆进行模具再制造过程中可以起到积极有效的作用。 展开更多
关键词 残余应力 激光熔覆 表面织构 有限元分析 H13模具钢
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激光冲击强化与表面织构协同作用对活塞环-缸套副摩擦性能的影响
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作者 钟林 陈俊名 +3 位作者 王国荣 康桂蓉 魏刚 廖文玲 《表面技术》 北大核心 2025年第11期63-73,共11页
目的针对储气库压缩机活塞环-缸套副的磨粒磨损和黏着磨损失效,创新性地提出利用激光冲击强化与表面织构协同来提升PTFE/42CrMo活塞环缸套副的润滑及耐磨性能的新方法。方法针对42CrMo缸套试样,首先采用脉冲能量为5 J、光斑直径为3 mm... 目的针对储气库压缩机活塞环-缸套副的磨粒磨损和黏着磨损失效,创新性地提出利用激光冲击强化与表面织构协同来提升PTFE/42CrMo活塞环缸套副的润滑及耐磨性能的新方法。方法针对42CrMo缸套试样,首先采用脉冲能量为5 J、光斑直径为3 mm、脉冲宽度为10 ns、搭接率为50%的激光工艺参数进行冲击强化处理;其次,在冲击强化后的42CrMo试样表面,采用激光烧蚀出直径约800μm、深度约100μm、面积比20%的均布圆形凹坑。基于UMT高频线性往复模块,在模拟载荷200 N、频率5 Hz、固相粉尘粒径10~20μm、质量分数1%的ISO VG 32润滑油浸没环境下,开展PTFE/42CrMo活塞环缸套副单元摩擦磨损试验研究,以摩擦因数、磨损量和磨损形貌等特征综合分析评价织构、激光冲击强化和二者协同作用下配对副的摩擦学性能。结果在模拟测试工况下,未作处理试样的平均摩擦因数为0.1406,总磨损量为1.188 mg,而经激光冲击强化与表面织构协同作用后,试样的平均摩擦因数为0.0699,总磨损量为0.670 mg,协同作用可使PTFE/42CrMo活塞环缸套副的摩擦因数降低约50%,耐磨性能提升了约43%,主要归因于织构可捕捉储存磨损产生的磨粒及激光强化可降低黏着磨损的协同作用,另一方面,激光冲击强化作用产生的表面残余压应力能够中和激光烧蚀织构区域的部分残余拉应力,从而有效消除了织构边缘的热效应缺陷,表面硬度的提升有效提升了配对副的抗磨性能。结论该研究为储气库压缩机复杂介质条件下活塞环-缸套副润滑及耐磨性能的提升提供了创新的解决思路。 展开更多
关键词 PTFE/42CrMo摩擦副 激光冲击强化 表面织构 协同作用 摩擦性能
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表面织构对气体润滑承载的作用机理和性能影响研究 被引量:1
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作者 李钦 谷俊峰 +2 位作者 李征 阮诗伦 申长雨 《计算力学学报》 北大核心 2025年第1期1-7,共7页
气体润滑轴承由于其低摩擦、无污染、回转精度高等优点在超高速、精密仪器设备得到了日益广泛的应用,但较低的承载力严重制约了其发展和应用。表面织构设计是提升气体润滑轴承承载能力的有效途径之一,但其作用机理和影响规律尚不清晰。... 气体润滑轴承由于其低摩擦、无污染、回转精度高等优点在超高速、精密仪器设备得到了日益广泛的应用,但较低的承载力严重制约了其发展和应用。表面织构设计是提升气体润滑轴承承载能力的有效途径之一,但其作用机理和影响规律尚不清晰。本文基于求解N-S方程分析了表面织构对于气体润滑承载的作用机理,并研究了表面织构尺寸参数和底部形状对于承载力的影响规律。通过数值实验发现,随着摩擦面的高速运动,当气体流过矩形织构时,由于惯性的存在,在织构处会产生非对称涡流。合理的涡流大小与位置是提升承载力的关键,且随着织构深度、壁面移动速度增加,非对称涡流在气膜发散处从无到有,再逐渐增大并向收敛处移动,承载力则先增大后减小,存在最佳设计尺寸。壁面移动速度越大、气膜厚度越小,对应的最佳织构深度越小。同时,对于织构底部形状的研究发现非对称三角形底部形状会获得更利于提升承载力的涡流,且对于固定织构最大深度,壁面移动速度越大,最优三角形底部形状的顶点越向收敛处移动,拓扑优化的形状也进一步验证了这一结果。本文的研究结果将为气体润滑性能提升与织构设计提供参考。 展开更多
关键词 表面织构 尺寸优化 非对称织构 承载力 气体润滑
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表面织构对齿轮等温弹流润滑性能的影响
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作者 袁常生 沈瑞 +2 位作者 戴庆文 黄巍 王晓雷 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第7期1033-1046,共14页
表面织构作为1种可以显著提高表面摩擦学性能的技术,得到了国内外研究人员的广泛关注.为利用表面织构提升航空齿轮副服役性能,本研究中采用三维等温线接触弹流润滑模型,分析了齿轮副表面在齿顶、分度圆和齿根3个典型啮合位置不同几何参... 表面织构作为1种可以显著提高表面摩擦学性能的技术,得到了国内外研究人员的广泛关注.为利用表面织构提升航空齿轮副服役性能,本研究中采用三维等温线接触弹流润滑模型,分析了齿轮副表面在齿顶、分度圆和齿根3个典型啮合位置不同几何参数下圆凹坑织构的弹流润滑性能,预测了在各啮合点的最优圆凹坑几何参数,并分析了织构形状对润滑性能的影响.数值计算结果表明:特定参数下表面织构可增加齿面的局部膜厚,提高齿面润滑性能.圆形织构在3个典型啮合位置的最优深径比为0.06,而最优的面积率则在齿根处和分度圆处较小,分别为5%和12%.而在不同织构形状的分析上,圆形织构就最优的润滑性能上表现最佳,矩形织构次之,而椭圆织构较差,其原因可归结于织构收敛楔的大小和形状导致的附加流体动压效应对齿轮弹性变形的影响,这会改变接触面的油膜厚度,圆形和矩形织构具有较宽的收敛楔,使得接触面的平均油膜厚度要更大. 展开更多
关键词 等温 线接触 表面织构 弹流润滑
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表面织构化对柱塞泵滑鞘副摩擦学性能影响的流体仿真分析 被引量:1
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作者 潘龙 谭泽飞 《农业装备与车辆工程》 2025年第2期124-128,共5页
表面织构化是一种微观改变材料表面性能的技术。在柱塞泵滑鞘-斜盘摩擦副中建立销盘往复理论模型,在斜盘表面制备不同深度的三角形、圆形和V形的表面微织构;在油润滑实验条件下,借助CFD方法对不同深度、不同形状的织构化表面进行流体润... 表面织构化是一种微观改变材料表面性能的技术。在柱塞泵滑鞘-斜盘摩擦副中建立销盘往复理论模型,在斜盘表面制备不同深度的三角形、圆形和V形的表面微织构;在油润滑实验条件下,借助CFD方法对不同深度、不同形状的织构化表面进行流体润滑分析;通过计算机模拟流体流动的真实情况,对模拟仿真分析的压力云图、流线轨迹图、速度力量图等进行分析,探究不同形状、不同深度单元织构对流体动压润滑效果影响。结果表明,单元织构凹坑区域有明显的楔效应。当润滑介质流入发散楔时负压效应产生;润滑介质流入收敛楔时则会产生正压效应,起到良好的动压润滑效果。另外,织构的引入对提高往复摩擦副承载能力也有积极意义。 展开更多
关键词 表面织构 柱塞泵 滑鞘副 流体润滑 计算机模拟
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LiFePO_(4)电极表面织构化设计与表面润湿性研究
6
作者 于凯 王守仁 王英姿 《表面技术》 北大核心 2025年第4期180-190,共11页
目的提高锂离子电池电极表面的润湿性,改善锂离子扩散动力学,进一步探究织构对电极表面润湿性的影响规律。方法通过超快脉冲激光技术在LiFePO_(4)电极表面制备沟槽织构,借助扫描电子显微镜、非接触式三维光学轮廓仪、接触角测量仪、X射... 目的提高锂离子电池电极表面的润湿性,改善锂离子扩散动力学,进一步探究织构对电极表面润湿性的影响规律。方法通过超快脉冲激光技术在LiFePO_(4)电极表面制备沟槽织构,借助扫描电子显微镜、非接触式三维光学轮廓仪、接触角测量仪、X射线光电子能谱等测试手段,系统研究了织构对电极表面形貌和润湿性的影响。此外,使用电池测试系统和恒电位仪评估了锂离子电池放电性能和锂离子扩散动力学。结果织构电极表面的润湿性得到了显著改善,接触角降低至7.1°,润湿时间缩短至6 s,扩散面积增加至26.52 mm^(2),润湿过程表现出各向异性。仿真结果证明电解液在织构电极表面处于Wenzel润湿状态,并且拟合得到的接触角方程能较好地解释接触角的变化趋势。织构化电池在0.5 C下的容量保持率从58.4%提高到99.4%,显示出最大的锂离子扩散系数(2.67×10^(-13) cm^(2)/s)。结论织构对电极表面润湿性的改善具有显著效果,并且接触角与织构深径比呈负相关;激光烧蚀增加了电极的表面能,而C=O是提高电极表面亲液性的关键因素;电极材料的进一步润湿改善了锂离子扩散动力学,提高了锂离子电池放电性能,为制备高性能的锂离子电池提供了一定的指导。 展开更多
关键词 表面织构 锂离子电池 润湿性 磷酸铁锂 超快脉冲激光 刻蚀形貌 接触角
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仿生复合表面织构减阻研究
7
作者 王杰 许少锋 +1 位作者 王子辰 汪久根 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期288-299,共12页
针对固-液界面的流动减阻问题,提出了采用仿生复合表面织构降低流动阻力的方法.仿生水稻叶表面和鲨鱼肋条设计了肋条与微凸起相结合的仿生复合表面织构,采用等离子深硅刻蚀法在硅片表面加工制造了复合表面织构,并与聚二甲基硅氧烷(PDMS... 针对固-液界面的流动减阻问题,提出了采用仿生复合表面织构降低流动阻力的方法.仿生水稻叶表面和鲨鱼肋条设计了肋条与微凸起相结合的仿生复合表面织构,采用等离子深硅刻蚀法在硅片表面加工制造了复合表面织构,并与聚二甲基硅氧烷(PDMS)等离子键合得到带表面织构的矩形通道,试验中研究了水、液体石蜡和甘油在带仿生复合表面织构的矩形通道内流动减阻行为.研究结果表明:仿生复合表面织构对3种流体均具有减阻效果,其中高速水流的最大减阻率为25.2%,低速液体石蜡油和甘油的最大减阻率分别为2.07%和22.5%.仿生复合织构表面亲油困油,表面形成的润滑油膜是实现石蜡油流减阻的机理,而仿生织构表面疏水疏甘油困气,表面存在部分气体层是实现水流和甘油流动减阻的机理. 展开更多
关键词 固-液界面 仿生复合表面织构 减阻 减阻机理
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TC4表面织构化DLC薄膜摩擦学特性研究
8
作者 崔坤杰 孙耀 +3 位作者 陈祖亮 王涛 时礼平 李蒙 《表面技术》 北大核心 2025年第1期161-170,共10页
目的研究TC4钛合金基体表面织构设计对类金刚石薄膜(DLC)的摩擦学性能影响。方法利用激光加工和物理气相沉积组合技术,在TC4钛合金表面制备凹坑织构阵列与DLC薄膜的复合结构,研究其在甘油溶液下的协同摩擦学性能。通过微观划痕和纳米压... 目的研究TC4钛合金基体表面织构设计对类金刚石薄膜(DLC)的摩擦学性能影响。方法利用激光加工和物理气相沉积组合技术,在TC4钛合金表面制备凹坑织构阵列与DLC薄膜的复合结构,研究其在甘油溶液下的协同摩擦学性能。通过微观划痕和纳米压痕试验对织构化DLC薄膜进行力学性能表征,利用ABAQUS对有无织构下DLC薄膜的失效过程进行仿真对比分析。结果表面织构可以有效地增加TC4表面DLC薄膜“低摩擦”效应的作用时间,延长其使用寿命。不同织构参数设计对DLC薄膜耐磨时间有显著影响,其中直径200μm、面积率20%的织构化DLC薄膜的性能最佳,对比光滑DLC薄膜,其耐磨寿命提升了7.52倍。力学表征及仿真分析表明,表面织构增强了DLC薄膜与TC4基体之间的“机械锁合”程度,并存在“应力扩散”现象,能够有效提升DLC薄膜与TC4基体间的力学性能。对比光滑DLC薄膜,织构化DLC薄膜试样涂层与基体之间的结合力最大可提升1.9倍。结论表面织构化设计可以有效地提升DLC薄膜与基体的力学性能,在摩擦过程中调节接触界面的应力分布,增强DLC薄膜耐磨性能,延长DLC薄膜使用寿命。研究结果将为新型人工关节表面设计提供理论支撑。 展开更多
关键词 TI-6AL-4V 类金刚石薄膜 表面织构 复合处理 力学行为 摩擦磨损性能
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表面织构技术的研究进展
9
作者 宋德琨 章健 +1 位作者 刘敬 王廷宣 《热加工工艺》 北大核心 2025年第6期17-20,27,共5页
在材料表面加工特定形状、尺寸和分布的微观结构,可达到减摩、减阻、润滑、降噪的目的。总结了表面织构技术在减摩、减阻和降噪方面的研究成果以及在机械加工、医学等领域的应用,综述了织构的关键设计参数对材料表面性能的影响,介绍了... 在材料表面加工特定形状、尺寸和分布的微观结构,可达到减摩、减阻、润滑、降噪的目的。总结了表面织构技术在减摩、减阻和降噪方面的研究成果以及在机械加工、医学等领域的应用,综述了织构的关键设计参数对材料表面性能的影响,介绍了激光加工技术在表面织构制备中的应用,探讨了激光加工工艺参数对表面织构的几何特征和表面硬度的影响。最后展望了表面织构技术的发展方向。 展开更多
关键词 表面织构 参数设计 减摩减阻 激光加工
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表面织构对航空发动机机械密封性能影响的实验研究
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作者 王长钊 郝木明 +4 位作者 任宝杰 袁俊马 李勇凡 李天照 宋凯亮 《润滑与密封》 北大核心 2025年第1期61-67,共7页
滑油系统是保障航空发动机稳定运行的重要组成部分,因此滑油系统机械密封性能至关重要。以航空发动机滑油系统机械密封为研究对象,采用实验的方法,研究3种常用槽型(激光脸、人字槽、螺旋槽)对密封性能的影响,并分析不同槽型端面磨损表... 滑油系统是保障航空发动机稳定运行的重要组成部分,因此滑油系统机械密封性能至关重要。以航空发动机滑油系统机械密封为研究对象,采用实验的方法,研究3种常用槽型(激光脸、人字槽、螺旋槽)对密封性能的影响,并分析不同槽型端面磨损表面轮廓和端面温度。实验结果表明:端面开槽有利于减少密封端面摩擦磨损,延长密封使用寿命,但不利于控制密封泄漏量;3种槽型中,人字槽表面磨损最轻微,运行温度最低,相比接触式密封温度降低3℃;螺旋槽磨损位置较为集中,有明显端面变形,运行温度最高,运行温度相比接触式密封升高5℃;激光脸槽磨损最大,但运行温度与接触式密封相差不大;螺旋槽泄漏量最小,激光脸槽泄漏量次之,人字槽泄漏量最大,且大于接触式密封泄漏量。 展开更多
关键词 机械密封 航空发动机 表面织构 螺旋槽 密封性能
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表面织构化叶片式液压摆动油缸启动阻力研究
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作者 陈萌萌 谢良喜 +2 位作者 胡腾 谢佳祺 李雨晴 《润滑与密封》 北大核心 2025年第1期44-49,共6页
为研究表面织构化叶片式液压摆动油缸启动瞬间的摩擦性能,依据端面密封接触压力数学模型,求得端面密封圈与转子、定子的接触压力;将织构作为转子表面粗糙谷,采用高斯分布函数模拟织构化转子粗糙表面,使用MATLAB软件计算织构化转子的表... 为研究表面织构化叶片式液压摆动油缸启动瞬间的摩擦性能,依据端面密封接触压力数学模型,求得端面密封圈与转子、定子的接触压力;将织构作为转子表面粗糙谷,采用高斯分布函数模拟织构化转子粗糙表面,使用MATLAB软件计算织构化转子的表面粗糙度,得到不同织构参数与表面粗糙度的关系曲线。根据Florida模型提供的摩擦因数与表面粗糙度的关系,得出织构化转子与端面密封圈的摩擦因数。依据接触压力模型以及摩擦因数模型,建立启动阻力数学模型,得出摆动油缸所需的启动压力,并通过摆动油缸启动实验,对理论分析结果进行了验证。结果表明:加入织构后,转子的表面粗糙度增大,摆动油缸启动阻力增大。启动阻力实验结果与理论计算结果基本一致,表明建立的数学模型可以预测摆动油缸启动阻力。 展开更多
关键词 叶片式液压摆动油缸 启动阻力 表面织构 表面粗糙度 摩擦性能
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机械摩擦副表面织构复合固体润滑剂减摩抗磨特性的研究进展
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作者 欧阳瑞 王海军 《农业装备与车辆工程》 2025年第2期83-87,共5页
表面织构技术和添加润滑剂已经成为改善机械摩擦副之间的摩擦学性能2种重要手段,而固体润滑剂以它的高承载力和能够应用于特殊的工况环境而逐步进入大众视野。通过将表面织构技术与固体润滑剂复合处理,能够起到更好的协同作用,从而进一... 表面织构技术和添加润滑剂已经成为改善机械摩擦副之间的摩擦学性能2种重要手段,而固体润滑剂以它的高承载力和能够应用于特殊的工况环境而逐步进入大众视野。通过将表面织构技术与固体润滑剂复合处理,能够起到更好的协同作用,从而进一步优化材料表面的摩擦学性能。基于此,综述了表面织构协同固体润滑剂的多种复合方法,归纳了表面织构的几何参数对复合结构的减摩和寿命影响,分析了不同的润滑剂材料性质以及对表面织构摩擦性的影响,探究了表面织构复合固体润滑剂的减摩抗磨的协同机理,总结了复合技术存在的问题并对其发展进行了展望。通过研究发现,表面织构复合固体润滑剂能够起到更好的减摩抗磨的作用,织构形状、复合方式以及固体润滑剂种类的选择为影响摩擦系数的主要因素,固体润滑剂以其使用范围广、承载力强、能够在一些环境较差的工况条件下使用等特点,未来会有更为广阔的发展空间。 展开更多
关键词 表面织构 固体润滑剂 复合技术 减摩抗磨
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表面织构化的PDMS辐射制冷薄膜制备及其在光伏中的应用
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作者 江清阳 余晓梅 +2 位作者 罗成龙 杨永朴 符慧德 《太阳能学报》 北大核心 2025年第8期423-429,共7页
以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料,采用一种简易的表面织构方法制备具有微结构表面的PDMS薄膜,再通过表面修饰及优化,最终获得具有理想光谱选择性且表面超疏水的PDMS(SH-PDMS)薄膜。该薄膜在8~13μm的“大气窗口”波段平均发射率接近97.0%,... 以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料,采用一种简易的表面织构方法制备具有微结构表面的PDMS薄膜,再通过表面修饰及优化,最终获得具有理想光谱选择性且表面超疏水的PDMS(SH-PDMS)薄膜。该薄膜在8~13μm的“大气窗口”波段平均发射率接近97.0%,在300~1100 nm区间的平均太阳光透过率也高达94.8%,是一种理想的光伏表层辐射制冷膜。将SH-PDMS薄膜应用于商业光伏的表层封装时,可观察到光伏表层表现出优异的疏水性及自清洁效果;同时户外日间测试结果显示,表层具有SH-PDMS薄膜的光伏组件比原始组件温度降低1.0~1.5℃;相比平滑封装的光伏表面,以SH-PDMS薄膜作为光伏表层还可减少光反射,提升组件的光电输出。 展开更多
关键词 辐射制冷 超疏水 光伏 表面织构 光谱选择性 大气窗口
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径向滑动轴承表面织构的全局优化设计
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作者 崔玉民 顾春兴 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第9期1577-1586,共10页
为提升滑动轴承的油膜承载力,提出了一种面向椭圆截面凹坑织构的自适应尺度优化设计方案。在考虑空化效应以及粗糙度效应的基础上,构建基于Reynolds方程的织构化轴承润滑模型。在确定最优织构参数过程中结合粒子群优化算法,以最大承载... 为提升滑动轴承的油膜承载力,提出了一种面向椭圆截面凹坑织构的自适应尺度优化设计方案。在考虑空化效应以及粗糙度效应的基础上,构建基于Reynolds方程的织构化轴承润滑模型。在确定最优织构参数过程中结合粒子群优化算法,以最大承载力作为优化目标,同时根据具体工况条件对织构深度和织构半径进行随机自适应尺度优化,分析优化后承载力和油膜压力的变化,将优化后的织构化轴承置于不同转速和偏心率下研究其承载效果。结果表明:优化后轴承的承载力相比无织构时提升了4.23%;随转速的增加承载力几乎呈线性趋势增长,且在中、低偏心率下的承载效果改善更为显著。自适应尺度优化方案在承载性能方面优于等尺度优化方案。 展开更多
关键词 滑动轴承 表面织构 承载力 粒子群优化算法
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表面织构对内燃机凸轮滚轮机构滑差特性的影响
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作者 许磊宇 郭峰 +1 位作者 高园杰 李书义 《润滑与密封》 北大核心 2025年第4期80-88,共9页
设计3种不同深度和面积分布率的矩阵圆柱织构,通过飞秒激光复合织构加工系统在销轴表面进行织构处理,采用自主搭建的凸轮滚轮滑差特性测量试验台,研究销轴表面织构在不同试验工况下对内燃机凸轮滚轮打滑特性的影响。结果表明:在充分供油... 设计3种不同深度和面积分布率的矩阵圆柱织构,通过飞秒激光复合织构加工系统在销轴表面进行织构处理,采用自主搭建的凸轮滚轮滑差特性测量试验台,研究销轴表面织构在不同试验工况下对内燃机凸轮滚轮打滑特性的影响。结果表明:在充分供油时,使用不同深度和面积分布率的矩阵圆柱织构销轴对于减少滚轮打滑的效果不同,但在高温高速情况下,不同深度和面积分布率的表面织构对于减少滚轮打滑的效果相差不大,因此应选择合适深度和面积分布率的表面织构进行加工处理;在限量供油时,使用无织构的销轴,滚轮打滑率会随时间增长而急速增大,而使用织构化处理的销轴,滚轮打滑率会随时间增长而缓慢下降或保持稳定;在2种不同供油条件下,使用表面织构处理的销轴均可以明显抑制滚轮打滑,并且选择较大深度和面积分布率的表面织构时其抑制滚轮打滑的效果更好。 展开更多
关键词 表面织构 内燃机配气机构 凸轮-滚轮机构 激光加工 滚轮打滑
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齿轮表面摩擦学设计与表面织构化研究进展 被引量:2
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作者 周镇宇 陈东琦 +3 位作者 袁常生 戴庆文 黄巍 王晓雷 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期61-78,共18页
我国国防事业的飞速发展对航空高速齿轮提出了更高要求,而有关齿轮副表面摩擦学设计仍是薄弱环节。表面织构技术已成为摩擦学领域的研究热点,在减摩抗磨、减振、抗粘附和抗蠕爬等多个领域展示出良好的应用潜力。有关齿面织构化设计研究... 我国国防事业的飞速发展对航空高速齿轮提出了更高要求,而有关齿轮副表面摩擦学设计仍是薄弱环节。表面织构技术已成为摩擦学领域的研究热点,在减摩抗磨、减振、抗粘附和抗蠕爬等多个领域展示出良好的应用潜力。有关齿面织构化设计研究尚处于起步阶段,还远未能形成规范成熟的设计理念和方法。对当前在齿轮表面摩擦学设计及表面织构化方面的研究工作进行全面综述。首先从齿轮表面摩擦学设计基本要求展开介绍,指出表面粗糙度和表面纹理是齿轮副表面摩擦学设计的关键,而大量研究已经证实,不管是滚动还是滑动摩擦,并非表面越光滑摩擦学性能越优异,在齿轮副表面织构化设计方面的研究工作已经展开。随后对现有齿轮副表面织构化的研究工作进行梳理,总结齿面织构化处理后带来的性能增益,主要包括减摩抗磨效应、表面强化效应、减振和降温效应。接着,介绍齿轮弹流润滑数值计算方面的研究进展,总结在表面纹理、表面织构对齿轮副的弹流润滑特性影响机制方面的研究。随后,对齿轮副表面织构加工技术进行对比分析,主要包括织构激光刻蚀、织构掩膜电解和织构微磨料射流等特种加工技术的优劣。对现有研究不足和潜在研究方向进行展望,从织构设计和加工等方面对齿轮表面织构化设计提供指导,研究结果可为未来航空高速齿轮副表面织构化设计提供科学指导和数据支撑,填补该领域研究空白并扩大表面织构应用领域。 展开更多
关键词 齿轮 表面织构 表面粗糙度 表面纹理 弹流润滑 滚滑工况
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表面织构对径向柱塞泵滑靴副摩擦磨损性能的影响 被引量:1
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作者 李少年 陈世豪 +1 位作者 张子骞 杨龙涛 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第12期2142-2151,共10页
高压大排量径向柱塞泵的承载力较大,而滑靴副是影响该类泵摩擦特性的关键因素之一。开展织构对滑靴副摩擦特性影响的研究,对提升高压大排量径向柱塞泵滑靴副润滑与摩擦特性具有重要意义。为此,以高压大排量径向柱塞泵滑靴副为研究对象,... 高压大排量径向柱塞泵的承载力较大,而滑靴副是影响该类泵摩擦特性的关键因素之一。开展织构对滑靴副摩擦特性影响的研究,对提升高压大排量径向柱塞泵滑靴副润滑与摩擦特性具有重要意义。为此,以高压大排量径向柱塞泵滑靴副为研究对象,计算了不同形状、面积率、深径比织构的滑靴磨损量。首先,选取了正方形、圆形和三角形共3种形状的织构表面,对织构的深度、形状、面积率进行了定义,构建了滑靴织构形貌影响因素和正交试验样本;然后,开展了10组样本数据的试件摩擦磨损试验,分别以摩擦系数和磨损量为因变量,得到了多因素方差分析检验结果;最后,基于显著性小的因素确定了研究参数,开展了不同形状织构表面的摩擦仿真与试件试验。研究结果表明:织构的面积率对摩擦系数和磨损量影响最大;面积率为9.66%、深度为120μm的三角形织构表面的摩擦系数最小,相比无织构表面下降16%;摩擦仿真所得三种形状织构表面的磨损量排序与试验结果一致;面积率为9.66%、深度为120μm的正方形织构表面的减摩效果最好、磨损量最小,磨损量较无织构表面下降35%,摩擦系数相对无织构下降15.86%。该研究结果可以为高压大排量径向柱塞泵滑靴副设计,改善滑靴副的摩擦磨损特性,延长柱塞泵的使用寿命提供一定的参考。 展开更多
关键词 高压大排量径向柱塞泵 滑靴副摩擦特性 表面织构模型 摩擦磨损性能 滑靴副润滑性能 正交试验 多因素显著性分析
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非牛顿流体润滑表面织构端面机械密封性能分析 被引量:2
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作者 于博 宋勇 +1 位作者 赵伟刚 常涛 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期152-159,共8页
为研究润滑介质的非牛顿流变特性对表面织构型端面机械密封性能的影响,建立考虑液膜空化和非牛顿流体效应的修正Reynolds控制方程,探讨椭圆、菱形、圆形和方形等不同形状织构孔于不同幂律指数下机械密封端面的膜压特性、泵送回流特性和... 为研究润滑介质的非牛顿流变特性对表面织构型端面机械密封性能的影响,建立考虑液膜空化和非牛顿流体效应的修正Reynolds控制方程,探讨椭圆、菱形、圆形和方形等不同形状织构孔于不同幂律指数下机械密封端面的膜压特性、泵送回流特性和承载性能。结果表明:随着幂律指数增大,由于润滑介质的增稠流变特性,使得不同织构液膜的最大压力峰值和空化区均有所提高;相比较于圆形和方形织构孔,菱形和椭圆形织构孔具有更好的泵送效应,可以调整倾斜角来自由控漏反输,但承载能力较弱;高幂律指数下4种织构的泵送率均有所提高,圆形和方形织构孔的承载力略微增大,而菱形和椭圆形织构孔的承载力明显降低。 展开更多
关键词 机械密封 非牛顿流体 表面织构 空化 密封性能
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表面织构对滑动电接触界面摩擦学行为的影响 被引量:2
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作者 王东伟 李发强 +2 位作者 黄起昌 赵阳 丁昊昊 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期137-147,179,共12页
目的利用表面织构减摩抗磨的优良特性,将其应用于电接触摩擦表面,探讨它对滑动电接触界面摩擦磨损及电接触可靠性的影响。方法利用激光系统制备2种织构,即方坑型表面织构(SPT)和沟槽型表面织构(GT),并与光滑表面的载流摩擦学信号进行对... 目的利用表面织构减摩抗磨的优良特性,将其应用于电接触摩擦表面,探讨它对滑动电接触界面摩擦磨损及电接触可靠性的影响。方法利用激光系统制备2种织构,即方坑型表面织构(SPT)和沟槽型表面织构(GT),并与光滑表面的载流摩擦学信号进行对比分析。利用ABAQUS模拟试验,分析界面接触应力、电压和位移的变化特性。结果随着试验的进行,GT表面的摩擦因数逐渐增大,并与光滑表面达到同一水平(0.7),SPT表面的摩擦因数在整个试验过程中始终较低(0.4)。光滑表面在电接触过程中发生了多频振动现象,2种织构表面的振动信号非常微弱,尤其是SPT表面,仅出现了100 Hz的振动频率。光滑表面和GT表面出现较严重的磨损现象,而SPT表面磨损轻微。有限元分析结果表明,表面织构的存在能够避免应力集中现象,GT表面的应力较大(90MPa),且始终分布在沟槽棱边。结论在电接触状态下,2种织构表面均能不同程度地降低界面的摩擦因数和摩擦力,其中SPT表面的减摩降磨效果最显著。GT表面沟槽棱边的损伤和磨屑堆积是导致其逐渐失去减摩效果的主要原因。模拟分析结果证实,SPT表面织构的存在能避免应力集中,有利于改善磨损和降低振动强度。虽然GT表面的最大应力分布也具有时变特征,但是其值较大,且分布在沟槽棱边,导致沟槽织构的减摩效果逐渐减弱。 展开更多
关键词 表面织构 滑动电接触 摩擦磨损 试验测试 有限元分析
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金属构件表面织构摩擦学性能的研究进展 被引量:3
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作者 袁丕琪 房纪涛 +2 位作者 王立群 梁浩 付秀丽 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第5期114-121,共8页
金属构件是各种机器的必要组成部分,金属构件的磨损是机器失效的主要原因。金属构件表面织构技术作为提高金属材料表面摩擦学性能的方法,在机械、航天、化学、冶金和生物工程等很多领域已经被广泛应用。文章对相关研究成果进行了总结,... 金属构件是各种机器的必要组成部分,金属构件的磨损是机器失效的主要原因。金属构件表面织构技术作为提高金属材料表面摩擦学性能的方法,在机械、航天、化学、冶金和生物工程等很多领域已经被广泛应用。文章对相关研究成果进行了总结,重点对金属构件表面织构在干摩擦、边界润滑和流体润滑3种主要润滑形式下的减摩机理展开了讨论;揭示了金属构件表面织构在不同润滑形式下的主要减摩机理;归纳了金属构件表面织构的几何特征对其改善摩擦学性能的影响,包括织构的形状、深度、面密度和排列方式。文章还分析了各几何特征的最佳值及其与摩擦学性能的一般规律,发现几何参数合理的金属构件表面织构对降低金属构件表面摩擦系数,提高抗磨性能和油膜承载能力具有积极作用,且各种几何特征对金属构件表面织构摩擦学性能的提高是相互影响的。 展开更多
关键词 表面织构 减摩性能 几何特征 表面技术
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