一种考虑微凸体接触角分布的结合面侧接触分形模型

针对以往分形模型中忽略微凸体侧向接触和接触角度分布来源的问题,提出了一种考虑微凸体之间接触角分布的结合面接触刚度的侧接触分形模型。通过轮廓显微镜采集了接触表面的轮廓,采用三点峰方法将表面轮廓模型化,获得了相邻微凸体之间的水平距离及高度差的数据。利用功率谱密度法进行分析,发现相邻微凸体之间的水平距离和高度差均具有分形规律。根据所发现的分形规律,推导出两个微凸体相互接触时接触角的分布函数规律,然后采用分形理论建立了结合面的侧接触模型。基于这个模型,通过数值仿真,研究了分形参数、塑性指数、法向载荷系数及接触方式对结合面法向、切向接触刚度的影响。结果表明:无量纲切向接触刚度随着分形维数、塑性指数及法向载荷系数的增大而增大,随着无量纲分形尺度参数的增大而减小。对比有限元分析及模态试验的结果,发现二者最大相对误差为4.32%,相较LZT模型精度提高了46.8%,说明所提模型能够比较准确地预测结合面的接触刚度。

梯度表面能材料及液滴运动特性实验

采用十二烷基三氯硅烷(C12H25Cl3Si)和辛基三氯硅烷(C8H17Cl3Si),通过化学气相沉积的方法(CVD),在硅基板上制取了具有梯度表面能的材料表面.通过躺滴法,测量了梯度表面能材料水平表面上的微量液滴接触角的分布,并以此表征材料表面能的分布.实验表明:水平放置的梯度表面能材料表面可驱使其上面的直径为1～3 mm的液滴从憎水侧向亲水侧迁移,单个液滴的运动速度最大可达0.9 m/s.在实验观察的基础上,探讨了液滴在具有梯度表面能材料表面运动的机理.

含局部缺陷的成对角接触球轴承接触载荷分析

建立了外滚道含局部缺陷的成对角接触球轴承(DACBBs)准静态力学模型,并考虑了缺陷深度、周向宽度以及轴承的时变特性。在此基础上,对纯径向和联合载荷两种工况下局部缺陷的尺寸和位置对DACBBs内部接触载荷的影响进行了系统研究。结果表明:接触载荷对缺陷非常敏感,当左右列轴承分别或共同含局部缺陷时,轴承两列的载荷分布有较大差异。含缺陷的那列轴承载荷分布会产生局部突变现象,突变的幅值和宽度随缺陷尺寸的增大而增大,而不含缺陷的另一列轴承突变很小。另外,成对轴承应视为整体进行研究分析,不同安装方式下,缺陷产生的影响也有较大差异。当前研究对揭示DACBBs的失效机制、可靠性分析以及设计具有重要意义。

水平梯度表面能材料表面上的液滴运动

通过化学气相沉积的方法(CVD),利用十二烷基三氯硅烷(C12H25Cl3Si)在硅基板表面上的自扩散方式,形成单分子自聚合薄膜,在硅基板上制取了梯度表面能表面.采用原子力显微镜对梯度表面能材料表面微观结构进行了测量.通过躺滴法,获得了梯度表面能材料水平表面上的微量液滴接触角的分布,并以此表征材料表面能的分布.使用高速摄像仪对液滴在水平放置的梯度表面能材料表面上的运动规律进行了测量.实验表明:水平放置的梯度表面能材料表面可驱使液滴从憎水侧向亲水侧迁移,单个液滴的运动速度最大可达40mm/s;液滴在梯度表面能材料表面的运动一般可分为加速运动区和减速运动区;当液滴峰值速度较小而减速运动较大时,液滴运动会呈现蠕动的现象.