粉末材料静态接触角测试制样方法

针对粉末材料常规压片制样法在静态接触角测试中易产生溶液渗透的问题,借鉴动态薄层毛细渗透技术,提出了适用于静态接触角测试的单层颗粒制样法。分别采用压片制样法与单层颗粒制样法,将Stober法制备的二氧化硅颗粒进行静态接触角测试。测试结果表明,单层颗粒制样法在粉末材料静态接触角测量上表现更加稳定,有效降低了压片颗粒间毛细管效应以及断裂缝隙带来的测试干扰。

拟合方法用于硅橡胶静态接触角的测量

准确获得水珠的静态接触角对高温硫化硅橡胶及室温硫化硅橡胶憎水性规律的研究具有重要意义。在手动获得水珠边缘点的基础上,根据水珠在含水量足够小时其所得图像的水珠边缘呈圆形这一规律,运用最小二乘算法拟合水珠边缘。使用了Levenberg-Marquardt算法计算最小二乘拟合,介绍了其原理,理论上推导了拟合使用到的公式,编程实现了相关程序。对拟合所得的圆采用切线的原理,计算得到左右两侧的静态接触角,将它们平均即得该水珠的静态接触角。针对仿真水珠图像和真实水珠图像,分别使用量角器法和基于拟合的方法经过多人多次使用,结果表明,拟合方法能有效减少量角器方法测量结果受主观因素的影响,在较大程度上提高静态接触角测量的精确度,对硅橡胶材料憎水性的准确研究有一定意义。

影响硅橡胶静态接触角测量结果的相关因素分析

为了更加准确地获得硅橡胶材料的静态接触角,有必要研究接触角测量时各种因素对测量结果的影响。基于接触角测量仪和数码相机及动静态接触角自动计算软件DSCA(dynamic static contact angle),研究了座滴法测量硅橡胶静态接触角时水珠体积、拍照延迟时间、温度、水电导率和样本纵向倾斜程度对测量所得接触角的影响。结果表明:水珠体积对静态接触角测量没有明显影响,但不同体积水珠的最佳接触角算法不同;随拍照延迟时间增加,接触角有下降趋势,洁净样本、电晕样本、染污完全迁移样本下降速度较慢,浸泡和染污未完全迁移样本下降速度较快;温度对测量所得接触角有影响,低温下静态接触角偏小;水电导率对测量得到的接触角未见明显影响;反向倾斜可能会导致大误差,正向倾斜时,无论是大接触角图像还是小接触角图像,倾斜程度对测得的接触角影响不大,但倾斜的水珠图像会给自动计算带来难度。因此,低温中取出的试样要恢复到室温后测量,而高温试样则关系不大;水珠体积选择2～4μL;拍照可选择滴水后5s左右进行;水应选择去离子水,如无也可用自来水或具有一定电导率的盐水替换;尽量选择镜头平面垂直于硅橡胶平面时进行拍摄。

动、静态接触角计算软件及在硅橡胶憎水性检测中的应用

为了提高接触角计算的准确性和自动化程度,基于MATLAB的图形用户界面(graphical user interface,GUI)实现了一套动态和静态接触角计算软件系统,实现了手动方式和自动方式获得液滴接触角的方法,自动方式中基于水平集方法自动获得液滴边缘,该方法基于偏微分方程,能获得全局最优的液滴边缘,抗干扰能力强,后续处理方便,另外还实现了基于阈值的自动边缘提取算法。接触角计算中实现了切线法、圆拟合法、椭圆拟合法、量角法、量高法、多项式拟合法、Young-Laplace拟合法等算法。分析了典型算法的原理、特点和适用范围。拟合和计算结果能以数字、图像方式显示和存储,同时自动存入数据库。将该软件应用于硅橡胶憎水性检测,结果表明在不同情况下该系统均能自动、准确获得动静态接触角,可在很大程度上节省接触角计算的工作量。

电器触点静态接触下热过程的数学分析

推导出的触点热过程计算公式,可以计算触点及连接导电板上任意点、在任意时刻的温升。应用热过程计算公式进行了触点温升的理论计算,并对计算结果进行了分析。最后,还分析了热过程计算公式的适用触点接触形式。

亲水性时静态接触角算法及在硅橡胶憎水性检测中的应用

为了提高亲水性时静态接触角计算的准确性,提出了一种考虑水珠体积和憎水性的静态接触角算法。基于Young-Laplace方程产生水珠边缘曲线,同时在其上叠加一定的噪声来模拟水珠边缘提取时的误差,研究了接触角≤90°、水珠体积<200μL且接触线长度≤1cm时,水珠体积和接触角对圆拟合算法和椭圆拟合算法准确性的影响,同时分析了噪声含量对2种算法准确性的影响。研究结果表明:噪声对椭圆拟合算法准确性的影响大于圆拟合算法,随着接触角的增大,噪声的影响减弱;随着水珠体积的增加,圆拟合算法的误差明显增大,椭圆拟合算法的误差略有增加;接触角≤15°时应选择圆拟合算法;接触角>15°而≤70°且水珠体积≤7μL时应选择圆拟合算法,接触角>15°而≤70°且水珠体积>7μL时应选择椭圆拟合算法;接触角>70°且≤90°时应选择椭圆拟合算法。将2种算法应用于不同憎水性的硅橡胶试样静态接触角的测量,结果验证了分析结论。所提出的静态接触角算法可有效提高硅橡胶材料处于亲水性状态时静态接触角计算的准确性。

轮胎-地面静态接触的有限元分析

建立了一个钢丝增强橡胶轮胎结构的有限元静态分析模型 ,并列举了 3种不同粗细网格 (1 67,1 82和 31 3节点 )划分的实例。结果表明 ,用不同有限元网格计算的轮胎最大截面宽度、接地总反力及接地面积随下沉量变化的结果是一致的 ,因此可用较少的网格 (如 1 67节点 )来完成相应的计算 ,并可达到预期的结果。轮胎接地压力分布、接地面积及形状在趋势上与文献报道的一致 ,说明此模型有效可靠。

子午线轮胎静态接触三维非线性有限元分析

采用三维实体单元对195/60R14规格子午线轮胎进行了三维非线性有限元分析,考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性、橡胶-帘线复合材料的各向异性、轮胎与轮毂过盈配合以及轮胎接触非线性,给出了轮胎与地面接触过程中轮胎的变形情况、接触区形状变化、接触压力分布、载荷-变形关系等结果,对轮胎的设计和改进具有一定的指导意义。

子午线轮胎静态接触的有限元分析

采用ANSYS软件非线性分析技术,通过三维体单元、层单元和接触单元,建立了60系列的R15型子午线轮胎的三维有限元模型。根据相对运动的原理,使用Pilot节点控制刚性目标面压向轮胎,得到了在接触过程中的轮胎各部位的变形和应力情况,为进一步进行子午线轮胎的动态接触分析和结构优化设计奠定了基础。

动力密封接触表面粗糙效应的有限元分析——静态接触有限元模拟

利用大型有限元软件 MARC/MENTAT32 0研究了静态接触条件下表面粗糙效应对密封摩擦副接触性态的影响 ,揭示了若干表面粗糙形貌参数对涉及磨损寿命和摩擦功耗等密封系统工作性能的这种接触性态的影响规律 ,为提高动力密封系统的工作品质提供了有意义的结果。

等离子体改性聚合物表面动力学的静态接触角法研究

聚合物薄膜经 CF4/ CH4等离子体处理后 ,在浸水过程中接触角降低 ,表明含氟基团从表面转移到体相中去 .在浸水最初阶段 ,lgθ～lgt(或 lgθ～t)呈线性关系 ,由直线的斜率可以计算出表面动力学衰减常数 .并且 ,表面动力学衰减常数随着 CF4质量分数的增加而增大 .

球-盘静态接触间隙条件下润滑油微液滴铺展实验研究

为研究润滑油微液滴润滑机制,采用多光束干涉技术对球-盘静态接触下润滑油微液滴的铺展流动现象进行实验观察。结果表明:在球-盘接触构成的微间隙周围毛细力诱导微液滴铺展流动,微液滴铺展速度随液滴体积的增大而增大,随液滴黏度的增大而减小;润滑油微液滴在高表面能界面上具有较大的铺展速度;当润滑油的表面张力较小时,液滴的初始铺展半径变大,铺展距离明显减小,且产生二次铺展现象。

联轴器不对中的双齿轮箱准静态接触特性

由于膜片联轴器拥有减振和误差补偿能力,故在船舶多齿轮箱系统中获得广泛应用。然而由于安装误差、系统承载变形和不对称弹性支承等因素的存在,联轴器不可避免地会产生不对中量进而影响齿轮系统的运行。因此,文中提出一种考虑膜片联轴器不对中的齿轮副准静态接触特性计算方法。该方法通过将联轴器不对中模型、啮合错位模型、系统静力学平衡方程和齿面承载接触分析模型(LTCA)相结合构建迭代计算流程,实现联轴器不对中导致的齿轮副非理想啮合状态下的接触特性分析。以船舶多齿轮箱传动系统中的双齿轮箱传动系统为研究对象,研究了联轴器不对中量、负载扭矩对人字齿轮副啮合特性的影响规律。研究结果表明:联轴器不对中对靠近联轴器的人字齿轮副影响较大,使啮合齿面载荷呈非对称分布,齿面出现脱啮区域,远离联轴器的齿轮副则不受其影响。随着不对中量的增加,啮合错位量增大,齿轮副脱啮区域增大,实际接触线长度变小,齿轮副啮合刚度减小。轻载时,齿轮副接触状态对联轴器不对中更加敏感,齿面会产生较大的脱啮区域,啮合刚度曲线发生明显变化。随着扭矩的增大,齿面达到完全接触状态,齿面上无脱啮区域,但由于联轴器不对中力使人字齿轮副左右齿面啮合错位量不对称,所以齿面呈现出偏载的现象。

基于ABAQUS的滑动导轨表面静态接触模型的构建

采用ABAQUS有限元分析软件构建滑动导轨副单个微凸体与刚性光滑平面的接触模型,分析其静态接触过程,即在法向载荷的作用下,得出应力应变和接触压强与载荷的关系,不同粗糙度的表面在相同载荷下的变化规律等。并构建了载荷和微凸体半径与法向应变之间关系的静态接触回归模型,能够比较准确的预测载荷和微凸体半径对法向应变的影响。研究结果为对导轨副进行摩擦磨损的研究做前期准备。

一种银石墨触点材料静态接触电阻性能的试验研究

银石墨触点具有接触电阻稳定、抗熔焊性能优良等优点。对其在多种负载条件下的静态接触电阻进行了研究,分析了静态接触电阻与其物理特性的关系。结果表明:A型触点材料石墨基体石墨化度低、硬度高,对应的静态接触电阻值大;C型触点材料石墨基体石墨化度高、硬度低,对应的静态接触电阻值小;A型触点材料银含量低、密度小,对应的静态接触电阻值大;C型触点材料银含量高、密度大,对应的静态接触电阻值小;A型触点材料表面银(Ag)元素含量多、分布不均匀且杂质含量多,测试的静态电阻值大;C型触点材料表面银(Ag)元素含量多、分布均匀且杂质含量少,测试的静态电阻值小。

缩尺车轮−环轨试验台轮轨静态接触相似性研究

为研究缩尺车轮−环轨试验台对我国高速铁路服役轮轨的模拟能力,以轮轨滚动行为模拟试验台为例,分别建立轮轨静态接触有限元模型以及我国典型高速铁路系统的全尺寸服役轮对−轨道接触有限元模型,分析轮径、钢轨曲线半径、轮轨几何等非恒定缩尺比例因素存在时的轮轨接触相似性,对比试验和服役轮轨系统在不同冲角、横移、相对位置等条件下的轮轨静态接触解,具体包括最大接触压力、接触斑面积及轨内Von Mises等效应力。研究结果表明:在最大法向接触压力相等的模拟准则下,高速轮轨系统对应的试验车轮垂向载荷为10.56 kN,而其在最大轨内Von Mises等效应力相等的模拟准则下的相应载荷为9.34 kN。冲角和轮轨相对于轨枕的位置的影响可以忽略;试验车轮横移−3.0~1.0 mm与服役轮对相应横移−9.0~3.0 mm条件下的最大接触压力相对误差小于5.2%,接触压力分布、接触斑面积、轨内Von Mises等效应力等均具有良好相似性,但在更大正向横移下接触状态存在无法忽略的差异。由此可见,在负向和正向小横移时,轮轨滚动行为模拟试验台在轮轨法向接触方面能够精确地模拟服役轮轨系统。

电气静态接触过热的原因分析及对策

在电力系统中,可拆卸的静态接触固定连接处的接触过热故障,将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响。对检修、维护中行之有效的消除过热故障的办法进行归纳,提出可行的处理方法。

重载货车-固定辙叉动态与静态接触性能分析

针对重载铁路固定辙叉磨耗问题,应用动力学理论与有限元方法,分别建立C80货车-固定辙叉系统耦合动力学模型与轮叉弹塑性接触模型,分析重载货车-固定辙叉动态与接触性能,应用SIMPACK软件建立动力学模型以模拟C80货车通过75 kg/m钢轨12号道岔。计算结果表明:固定辙叉最大磨耗功率随着速度的提升迅速增大,车轮从翼轨向心轨过渡将对心轨产生冲击,而且速度越高冲击力越大。应用HYPERMESH软件,建立三维弹塑性有限元接触模型,计算分析在标准75 kg/m钢轨12号道岔固定辙叉不同位置处与标准货车LM型面车轮的接触状态。在模型中分别施加动载垂向力与静载轴重,进行计算,与静载轴重相比,动载垂向力作用下的最大等效应力剧增。综上所述,建议C80货车通过固定辙叉时严格控制在50 km/h速度范围内。

某电动机构齿轮副静态接触与动力学仿真

某电动机构在工作过程中发现齿轮传动中心距超差并发生齿轮副传动失效故障,需要分析中心距超差对齿轮传动失效的影响。传统赫兹理论的推导存在许多假设,存在一定局限性。为了获得更加准确的结果,对故障齿轮副进行了有限元静态接触分析和动力学仿真分析。通过有限元静态接触分析获得了某电动机构故障齿轮副啮合过程中的齿面接触力与等效应力情况,通过动力学仿真获得了不同中心距条件下齿轮副传动过程中的角速度、角加速度及接触力的动态过程。结果表明,中心距的超差使输出转速的波动明显增大,使角加速度的峰值增大并引起了高频振动,同时使最大齿面接触应力增大,进而导致了某电动机构齿轮副的失效。