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G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢重载滚动接触疲劳损伤演化及失效行为研究 被引量：3
1
作者 林飞虎 王黎钦 +4 位作者 李臻 吴继强 魏帅帅 束坤 刘永宝 《摩擦学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1219-1229,共11页
G13Cr4Mo4Ni4V高温轴承钢在航发主轴轴承中广泛应用,具有优异的接触疲劳强度.采用球棒式疲劳试验机研究其在重载润滑条件下的滚动接触疲劳(RCF)损伤演化及失效行为.通过对测试棒接触轨迹三维形貌的测量,结合混合弹流润滑分析,获取了接... G13Cr4Mo4Ni4V高温轴承钢在航发主轴轴承中广泛应用,具有优异的接触疲劳强度.采用球棒式疲劳试验机研究其在重载润滑条件下的滚动接触疲劳(RCF)损伤演化及失效行为.通过对测试棒接触轨迹三维形貌的测量,结合混合弹流润滑分析,获取了接触区润滑行为的演变规律及其对表层和近表层疲劳失效行为的影响.通过对次表层材料微观结构组分和组织形貌的分析,研究了材料组织结构的累积损伤行为,探讨了微区润滑行为与近表层夹杂和次表层材料累积损伤之间的映射关系.研究结果表明:接触轨迹表面磨损、微点蚀和塑性变形造成接触表面润滑状态变化,润滑状态变化、近表层夹杂和次表层材料组织结构累积损伤之间的竞争机制和相互作用是造成不同疲劳失效形式的主要因素.该研究中首次对G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢疲劳损伤演化及失效行为进行了详细分析,为轴承制造筛选材料和工艺提供数据. 展开更多
关键词 轴承钢 滚动接触疲劳 损伤演化 混合弹流润滑 塑性变形
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加速方式对径向滑动轴承启停过程的影响
2
作者 崔淑慧 闫文民 +1 位作者 刘奇 古乐 《轴承》 北大核心 2024年第2期9-17,共9页
建立考虑表面粗糙峰接触和流体动压共同作用的混合润滑模型,研究流体动压径向滑动轴承在不同加速方式下的启停行为。求解了启停过程的瞬态油膜力、粗糙峰接触力、最大油膜压力和平均最小油膜厚度,得到了启停过程的轴心轨迹及轴颈与轴瓦... 建立考虑表面粗糙峰接触和流体动压共同作用的混合润滑模型,研究流体动压径向滑动轴承在不同加速方式下的启停行为。求解了启停过程的瞬态油膜力、粗糙峰接触力、最大油膜压力和平均最小油膜厚度,得到了启停过程的轴心轨迹及轴颈与轴瓦表面接触时间、启动速度、摩擦力矩和摩擦功耗的变化规律,结果表明:不同加速方式对启动过程中轴承瞬态油膜力、平均最小油膜厚度、接触行为、摩擦功耗和摩擦力矩有较大影响,对轴心轨迹有一定影响,而对最大油膜压力峰值影响较小;相比启动过程,停机过程中时间项引起的挤压效应明显,加速方式对停机过程中各项瞬态参数的影响较小。 展开更多
关键词 径向滑动轴承 瞬态 承载力 轴心轨迹 最小油膜厚度 摩擦力矩 挤压效应
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接触几何参数对硬质薄膜断裂和分层失效行为的影响及其解耦分析
3
作者 束坤 林飞虎 +6 位作者 汪剑云 吴继强 马欣新 张传伟 古乐 李臻 王黎钦 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期502-513,共12页
本文中采用有限元法分析了球头微米压痕过程中弹塑性钢基体上硬质薄膜主应力和膜基界面应力的分布和演化行为,研究了接触几何参数t/R(膜厚/球头半径)对薄膜断裂和分层的影响和作用规律,并探讨了其解耦测试分析指导准则,为膜基系统聚合... 本文中采用有限元法分析了球头微米压痕过程中弹塑性钢基体上硬质薄膜主应力和膜基界面应力的分布和演化行为,研究了接触几何参数t/R(膜厚/球头半径)对薄膜断裂和分层的影响和作用规律,并探讨了其解耦测试分析指导准则,为膜基系统聚合性能和界面结合性能的表征分析提供了理论指导.研究结果表明:微米压痕过程3个承载阶段薄膜的主要变形状态分别为弹性平滑变形、弯曲变形和拉伸变形.薄膜最大拉伸主应力位置当t/R较大(t/R≥0.08)时,始终位于底部弯曲变形区域;当t/R较小(t/R≤0.01)时,则始终位于表面接触区外缘的拉伸变形区域;当0.02≤t/R≤0.067时,该位置将由底部转移到表面,潜在断裂形式由径向裂纹转变为环形裂纹,转变点的临界压入深度和临界应力数值与t/R之间存在线性对应关系.随着t/R的增大,卸载过程中的最大界面法向应力增加,发生拉伸分层的可能性增加;而随着t/R的增大,界面最大切向应力随之轻微减小,但由于基体的塑性变形,界面切向应力的最大值均接近其剪切屈服强度0.6σ_(ys)(1/√3σ_(ys),σ_(ys)为基体屈服强度).为避免断裂和分层相互影响,评价界面法向结合性能时应选择较大的t/R;评价界面切向结合性能时,考虑到t/R对界面切向应力影响较小,而t/R较大易触发薄膜断裂,应选择较小的t/R. 展开更多
关键词 硬质固体薄膜 接触几何参数 解耦分析 薄膜断裂 界面分层 有限元分析
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冲击载荷下的涂层/钢基体界面承载响应及损伤失效行为分析
4
作者 束坤 何清勇 +3 位作者 李臻 吴继强 马欣新 吴波 《工具技术》 北大核心 2025年第4期77-84,共8页
硬质材料的非连续切削加工过程中,冲击载荷作用下的界面损伤失效是导致刀具涂层分层脱附及断裂剥落的重要原因。本文采用显式动力学有限元法分析硬质涂层和弹塑性钢基体组成的膜基系统在球头冲击作用下的界面承载响应,并结合内聚力模型(... 硬质材料的非连续切削加工过程中,冲击载荷作用下的界面损伤失效是导致刀具涂层分层脱附及断裂剥落的重要原因。本文采用显式动力学有限元法分析硬质涂层和弹塑性钢基体组成的膜基系统在球头冲击作用下的界面承载响应,并结合内聚力模型(CZM)研究非理想结合界面的损伤失效行为。结果表明:冲击加载过程中涂层/钢基体界面易发生切向应力集中引起的剪切损伤,而卸载过程中界面损伤失效同时受到法向拉伸和切向剪切应力的影响。随着初始冲击速度的增大,界面损伤由切向剪切损伤转变为法向拉伸损伤与切向剪切损伤共存。硬质涂层较小的弹性模量和膜厚有助于提高冲击载荷作用下的界面损伤抗性。 展开更多
关键词 冲击 硬质固体涂层 界面承载响应 内聚力模型 有限元分析
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氦气-空气混合环境中微型螺旋槽止推气浮轴承的承载特性分析 被引量：1
5
作者 张传伟 葛泉江 +4 位作者 解志杰 王黎钦 孙涛 马欣新 古乐 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期213-219,共7页
针对氦气-空气混合气体环境,分析了不同氦气体积含量下混合气体的黏度和分子平均自由程,利用有限单元法求解雷诺方程二阶滑移修正模型,计算了微型螺旋槽气浮轴承的气压和气膜厚度,研究了氦气体积含量、螺旋槽深度和转速对气浮轴承承载... 针对氦气-空气混合气体环境,分析了不同氦气体积含量下混合气体的黏度和分子平均自由程,利用有限单元法求解雷诺方程二阶滑移修正模型,计算了微型螺旋槽气浮轴承的气压和气膜厚度,研究了氦气体积含量、螺旋槽深度和转速对气浮轴承承载能力的影响.分析结果表明:当螺旋槽深度由1μm增至10μm时,气浮轴承的气膜厚度先增加后减小,槽深为5μm时,气膜厚度最大,气浮轴承的承载能力最佳.此外,当槽深小于5μm时,混合气体的分子平均自由程对气膜厚度的影响较大;当槽深大于5μm时,混合气体黏度的影响起主导作用. 展开更多
关键词 微型螺旋槽止推气浮轴承 氦气-空气混合气体 分子平均自由程 气体黏度 气膜厚度
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几何修形对低速圆柱滚子轴承混合润滑性能的影响研究 被引量：8
6
作者 吴继强 王黎钦 +2 位作者 陆宇帆 古乐 张传伟 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期470-478,共9页
针对圆柱滚子轴承直母线滚子在接触出现的边缘应力集中现象,采用对滚子进行几何修形的方法,运用拟动力学分析方法开展轴承滚子受力和相对运动关系分析.在此基础上,综合考虑轴承接触工况、滚子修形参数和真实表面粗糙度等因素,建立圆柱... 针对圆柱滚子轴承直母线滚子在接触出现的边缘应力集中现象,采用对滚子进行几何修形的方法,运用拟动力学分析方法开展轴承滚子受力和相对运动关系分析.在此基础上,综合考虑轴承接触工况、滚子修形参数和真实表面粗糙度等因素,建立圆柱滚子轴承混合润滑数学模型,分析滚子修形参数和转速对轴承润滑性能的影响.结果表明:从润滑角度判断,滚子母线凸度量δ和滚子端头圆角半径r均存在一个优化区间,使得最大受载滚子接触表面最大油膜压力和次表层最大von Mises应力σ显著减小,边缘效应弱化;δ和r对中心膜厚h_c和摩擦系数f的影响较小;转速的增大会使h_c变厚,f_c和σ减小,且混合润滑状态下转速对修形滚子的σ变化显著,修形后的滚子较未修形的滚子润滑性能要好. 展开更多
关键词 圆柱滚子轴承 拟动力学 有限长接触 滚子几何修形 混合润滑
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游隙可动态调整四点接触球轴承试制及试验验证 被引量：2
7
作者 古浪 陈志达 +2 位作者 王璇 何再明 郑德志 《轴承》 北大核心 2020年第6期18-21,共4页
基于水下回转关节的功能要求,设计了一种径向游隙可动态调整的四点接触球轴承。综合分析游隙对轴承最大轴向载荷和摩擦力矩的的影响,得到该轴承最佳径向游隙为0.04~0.06 mm。并通过试验分析该轴承在纯轴向载荷和联合载荷下的摩擦力矩,... 基于水下回转关节的功能要求,设计了一种径向游隙可动态调整的四点接触球轴承。综合分析游隙对轴承最大轴向载荷和摩擦力矩的的影响,得到该轴承最佳径向游隙为0.04~0.06 mm。并通过试验分析该轴承在纯轴向载荷和联合载荷下的摩擦力矩,满足要求。 展开更多
关键词 滚动轴承 四点接触球轴承 潜水装具 径向游隙 最大轴向载荷 摩擦力矩 试验
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滚动接触状态下固体润滑薄膜界面损伤失效行为分析
8
作者 钟华 于海德 +1 位作者 李臻 束坤 《轴承》 北大核心 2024年第1期78-85,91,共9页
以内聚力模型(CZM)为基础建立薄膜-基体承载系统的有限元分析模型,采用双线性本构关系描述薄膜-基体结合界面的承载及损伤失效行为,通过分析法向和切向载荷作用下界面的承载状态,研究了摩擦因数、薄膜弹性模量、膜厚对薄膜-基体承载系... 以内聚力模型(CZM)为基础建立薄膜-基体承载系统的有限元分析模型,采用双线性本构关系描述薄膜-基体结合界面的承载及损伤失效行为,通过分析法向和切向载荷作用下界面的承载状态,研究了摩擦因数、薄膜弹性模量、膜厚对薄膜-基体承载系统的界面应力、分离位移、能量释放率的影响,结果表明:摩擦因数增大会导致接触前沿界面承载状态恶化,从而增加界面损伤和脱附失效的风险;薄膜弹性模量增大可以减小接触前沿界面损伤区域和损伤程度,当薄膜弹性模量小于基体弹性模量时界面承载性能急剧恶化;随膜厚增大,界面切向损伤区域和损伤程度先减小后增大,膜厚为0.2倍接触半宽时有利于提升薄膜-基体结合界面的承载性能。 展开更多
关键词 滚动轴承 薄膜 固体润滑 内聚力模型 有限元分析
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行星滚柱丝杠动态摩擦力矩和传动效率分析 被引量：9
9
作者 解志杰 张传伟 +4 位作者 薛其河 王黎钦 古乐 马欣新 王非 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期489-496,共8页
针对行星滚柱丝杠摩擦力矩和传动效率随丝杆转速变化而变化,考虑润滑油黏滞、滚柱自旋滑动和螺纹接触点差动滑动产生的摩擦阻力,基于拉格朗日方法建立了行星滚柱丝杠机构动力学模型,计算了其摩擦力矩和传动效率,分析了负载和丝杆角加速... 针对行星滚柱丝杠摩擦力矩和传动效率随丝杆转速变化而变化,考虑润滑油黏滞、滚柱自旋滑动和螺纹接触点差动滑动产生的摩擦阻力,基于拉格朗日方法建立了行星滚柱丝杠机构动力学模型,计算了其摩擦力矩和传动效率,分析了负载和丝杆角加速度对机构动态摩擦力矩、瞬态传动效率和综合传动效率的影响.研究结果表明:行星滚柱丝杠摩擦力矩随螺纹接触点相对滑动速度增大而增大;非稳态运行阶段润滑油黏滞和自旋滑动是产生摩擦力矩的主要因素;行星滚柱丝杠在大载荷运行时传动效率较高,丝杆加速时间越短其综合传动效率越高. 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠 非稳态运行 动态摩擦力矩 瞬态传动效率 综合传动效率
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氦-空混合气体中磁头/磁盘界面的力学特性分析
10
作者 唐正强 周东东 +1 位作者 贾通 张传伟 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期44-52,共9页
硬盘中填充氦气可以有效改善磁盘的存储性能,提高硬盘存储密度和降低功耗.氦-空混合气体中氦气的含量将会影响磁头气浮力与磁盘表面剪切力,导致磁头磁盘表面润滑剂发生迁移.本研究利用有限单元法求解修正雷诺方程,计算不同氦-空混合比... 硬盘中填充氦气可以有效改善磁盘的存储性能,提高硬盘存储密度和降低功耗.氦-空混合气体中氦气的含量将会影响磁头气浮力与磁盘表面剪切力,导致磁头磁盘表面润滑剂发生迁移.本研究利用有限单元法求解修正雷诺方程,计算不同氦-空混合比例条件下的磁头气浮力和磁盘表面剪切力,分析磁头飞行姿态、磁盘转速以及环境温度对磁头磁盘界面力学特性的影响.研究结果表明:氦-空混合条件下飞行高度的增大将导致磁头气浮力和磁盘表面剪切力减小;磁头气浮力和磁盘表面剪切力随着磁盘转速的增加和环境温度的升高而增加;俯仰角和翻转角的增大将会引起飞行高度降低而增大磁头气浮力,然而俯仰角和翻转角对磁盘表面剪切力的影响可忽略不计. 展开更多
关键词 磁头磁盘界面 氦-空混合气体 气浮力 剪切力
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