间隙和接触尺度对运动副自由度影响的研究

结合自调机构的设计 ,研究了间隙和接触尺度对运动副自由度的影响 ,将机构结构理论与工程实际相结合 ,对运动副自由度的确定进行了修正。

滑动速度对单晶硅在不同接触尺度下磨损的影响

利用纳米划痕仪和液压伺服磨损试验机研究不同接触尺度下滑动速度对单晶硅磨损性能的影响。结果表明:单晶硅在不同接触尺度条件下表现出不同的损伤特征,同时滑动速度对其损伤有很大影响。微观单点接触条件下,单晶硅在低载下的损伤表现为凸起;速度越高,摩擦诱导的非晶层越薄,形成的凸结构越低。随着载荷增加,当接触压力高于单晶硅的硬度时,单晶硅的损伤逐渐转变为沟槽;滑动速度越高,接触区材料的加工硬化越剧烈,沟槽越浅。宏观多点接触条件下,较低的名义接触压力即会在单晶硅表面产生磨损,磨损过程中同时发生犁沟、疲劳和氧化磨损;滑动速度越高,单晶硅表面裂纹萌生得越多,产生的磨屑越细,磨损量越低。该研究结果有助于单晶硅超光滑表面制造的工艺改进以及硅基微机电系统的摩擦学优化设计。

多尺度粗糙度对接触面真实接触面积的影响

当两个粗糙面在力的作用下相互接触时,只有表面上的微凸体相互接触。这些微凸体的接触影响着接触面的摩擦、磨损并且决定着两接触面之间的导电性和热传递功能。这些微凸体存在于各个不同的尺度下,并且形状也不相同。运用堆叠式多尺度接触模型对典型的加工表面进行分析,研究多尺度粗糙度对接触面真实接触面积的影响。结果表明,在塑性接触和弹塑性接触情况下,接触表面的多尺度粗糙度对于真实的接触面积和接触力均都有着很大的影响,不同表面之间的接触面积和平均接触压力以一个数量级的大小变化。研究结果表明某些加工工艺得到的表面或许更适合于作为设备中相互接触的表面。

Tabor数、粘着数与微尺度粘着弹性接触理论

微电子机械系统（ＭＥＭＳ）等领域的飞速发展，促使我们迈进了一个表面效应在许多现象 中占主导地位的研究领域．本文重点介绍在ＭＥＭＳ中经常遇到的微尺度粘着弹性接触的相关理论． 通过对两个无量纲数——Ｔａｂｏｒ数μ（以及其相应形式）和粘着数θ的分析，以及考虑它们对于粘 着力的影响，指出了粘着弹性接触理论中所隐含的尺度效应，随着特征尺度的减小，粘着弹性接触中 的表面效应愈加明显．

分子动力学在微/纳尺度接触问题上的应用

在广泛阅读国内外文献基础上,叙述了分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟法的基本思想和步骤,对MD法在微/纳尺度接触问题的应用进行了综述.最后,指出MD法在研究微/纳尺度接触问题的局限性,提出一种更为精确的研究微/纳尺度接触问题的方法——多尺度耦合法.

多尺度方法在微/纳接触行为模拟中的应用进展

多尺度方法在求解的不同区域采用不同尺度的力学模型,在精确描述材料力学行为的同时,提高了计算效率,是近年来得到较大发展和广泛应用的一种材料计算方法。介绍了跨原子和连续介质多尺度算法的过渡区设计、基本算法,以及影响算法精度的主要因素。评述了多尺度方法在微/纳粗糙表面接触行为研究中的应用,在三维多尺度算法中更好地控制温度将提高模拟精度。

考虑摩擦因素影响的结合面接触特性多尺度分形理论建模

为更加科学合理地描述结合面接触状态,从微凸体多尺度接触的重要特征出发,基于分形几何理论,考虑摩擦因素对微凸体接触特性的影响,建立多尺度微凸体加载过程接触载荷、接触刚度理论模型。在此基础上,进一步建立相应的考虑摩擦因素影响的结合面接触特性多尺度分形理论模型。根据所建模型,结合面接触特性与结合面材料硬度、摩擦因素修正因子、材料屈服极限、等效弹性模量、尺度级数、分形维数、长度尺度参数有关。通过仿真分析得出相关参数对结合面接触特性的影响,以及所建模型与对比模型之间的关系。通过对比,当结合面接触面积一定时,考虑摩擦因素影响比不考虑摩擦因素影响的接触载荷小,但差值随接触面积增大逐渐减小。

探针尺寸对Si-DLC薄膜表面粘附和摩擦的影响

采用AFM尖头探针、球头探针和平头探针对Si-DLC膜进行摩擦实验,研究了薄膜的微观摩擦力学性能,探讨了不同接触尺度下薄膜表面粘附力及摩擦产生的机理,建立了不同探针与薄膜表面粗糙峰的接触模型,推导了表面粘附力与接触面积的关系表达式,表明在微观接触中,接触面积对粘附力起着主导作用。尖头探针与薄膜表面的微观摩擦系数取决于表面粗糙峰的斜率,与粗糙峰的高度相关不大;球头探针与薄膜表面的摩擦力主要取决于单位面积接触粗糙峰密度;平头探针与薄膜表面的摩擦力主要取决于外加载荷,表面形貌的微观尺寸效应可忽略。

太阳能光伏组件边缘脱层原因研究及改善措施

本文介绍了微尺度弹性粘着接触理论,并将该理论应用到层压组件边缘分层原因的分析;分别从剥离数的主要影响因素,包括背板的杨氏模量、EVA交联度、背板电晕值等方面进行试验,并根据试验结果提出了相应的改善措施。

航空管路接头密封特性及流体温度影响

对多尺度有限元模拟开展管路接头密封特性研究。基于管接头各部件粗糙表面的实测数据,建立具有粗糙表面的管路接头密封区域多尺度模型,通过接头拧紧过程的模拟计算获得了接头密封状态和密封性能。研究结果表明:多尺寸模型可以真实反映出管路接头拧紧过程中的密封状态和特性变化规律,从而提高管路接头装配方法计算精度;另外,在接头拧紧过程中,管路与卡套结合处高应力区是通过两个高应力区域向四周扩散的,管路接头密封性能变化呈现线性变化,并且管路接头最佳装配状态需要达到特定装配位置,合理可靠的装配对管路接头使用尤为重要;同时,流体温度在允许范围内,对管路接头的密封特性有一定影响。