基于黏着摩擦理论的结构面抗剪强度选取方法

运用黏着摩擦理论,分析结构面直剪过程中实际剪切面积的变化规律及其对剪切应力的影响,认为实际接触面积的最大点对应于结构面的剪切破坏状态,由此通过对试验过程的分析给出了剪切破坏的简易判别式,在此基础上提出抗剪强度选取的新方法。运用此方法对沪蓉西高速公路24标段岩体结构面的抗剪强度进行了选取,其选取结果与峰值强度折减后的结果比较接近,且该方法比峰值强度的折减系数选取更合理可靠。

静压桩桩-土界面滑动摩擦机制研究

静压桩侧阻力的实质是桩-土之间的摩擦,但其机制研究并未使用目前成熟的摩擦学理论。系统地介绍了摩擦学中黏着摩擦机制和变形摩擦机制,进而利用其分析解释静压桩桩-土界面的滑动摩擦机制,并得到较好的效果,为桩侧摩阻力的研究提供了新的思路。研究结果表明,桩-土之间的干摩擦是外摩擦;沉桩过程中桩-土之间的滑动摩擦是泥浆润滑下的湿摩擦,从而使桩侧阻力远小于载荷试验时的桩侧阻力;沉桩停顿使压桩力急剧增大的主要原因是:泥浆润滑膜的消失使桩-土之间的摩擦从湿摩擦变为干摩擦;载荷试验在桩破坏前桩-土之间的摩擦是干摩擦;桩端附近桩侧阻力强化的主要原因是:桩端土的强度提高引起桩端附近切向力的增大,从而导致桩-土之间摩擦系数提高。

有效应力决定饱和岩土材料抗剪强度的摩擦学解释

有效应力决定了岩土材料的变形和强度,有效应力概念虽然已在岩土工程中广泛应用,但是,对于决定饱和岩土材料抗剪强度的有效应力,其理论解释至今却并不充分且受到质疑。为此,通过文献分析,确定了宏观抗剪强度与粒间摩擦强度之间的正相关关系,并运用摩擦学中的黏着摩擦理论,推导了排水和不排水条件下,粒间接触面黏着结点的生长公式和抗剪强度公式。通过对比分析这两种条件下的应力状态对抗剪强度的作用影响,得到了与Terzaghi一致的有效应力表达式,并在此基础上,探讨了有效应力和有效应力原理的基本概念和定义。

粗糙表面的摩擦触觉感知研究

本文中研究了手指触摸粗糙表面的摩擦振动特性、脑电生理反应和主观评价,为产品触感舒适性和抓握可靠性设计以及产品触感量化表征提供理论依据.研究结果显示:随着表面轮廓算术平均偏差和轮廓单元平均宽度的降低,摩擦系数和功率谱重心逐渐增大,垂直偏差逐渐降低;垂直偏差、功率谱重心和摩擦系数特征参数能够反应粗糙表面的形貌特征变化,并且与人的主观感知评价一致,可以用来定量表征人对材料表面粗糙度、细致度和黏着度的感知.ERP曲线的P200成分峰值与接触表面的粗糙特征相关,粗糙度大的表面诱发的P200峰值高;P300成分与人的主观认知判断有关,粗糙感强、细致感差及黏着感低的表面诱发的P300峰值高且潜伏期短.研究表明,材料表面的粗糙特性通过影响皮肤的接触摩擦行为,进而影响人脑的触觉感知和主观评价.表面摩擦振动特性、人脑电生理反应和触感主观评价具有相关性,三者结合是系统研究粗糙表面摩擦触觉感知的有效手段.

不同尖锐度纹理形状的摩擦触觉感知与表征研究

通过开展触觉感知不同尖锐度纹理形状的接触摩擦特性、主观认知行为和功能核磁共振试验,从皮肤的"感"、大脑的"知"和主观的"评"全面系统地对不同纹理形状的摩擦触觉感知进行了量化表征研究.研究表明:接触摩擦力、主观评价、激活脑区面积和强度是表征摩擦触觉感知的有效参数.触摸不同纹理表面的摩擦力中黏着摩擦力比形变摩擦力占比大,触摸平角纹理的摩擦力最大,尖角纹理的摩擦力最小.黏着感主要受接触面积和黏着摩擦力的影响;尖锐感主要受触觉感受体所受应力和形变摩擦的影响;而舒适感受到表面摩擦机制和触觉感受体所受应力综合影响.触觉感知纹理形状激发的大脑功能区以躯体感觉皮层为主,激活脑区主要位于中央前回和后回.触摸过程的舒适感与激活脑区大小和强度成反比,舒适感差的纹理激发的脑区范围和强度大,且存在负激活现象.

基于分形理论的高速压制粉末颗粒摩擦力分析

按Bowden和Tabor的原始处理,基于分形理论将总黏着摩擦系数表示为弹性及塑性区中的黏着摩擦系数的组合,建立了黏着摩擦系数的分形模型和粉末颗粒的内摩擦与分形维数的数学模型.通过函数曲线分析了粉末颗粒的分形维数对总的黏着摩擦系数、粉末颗粒的内摩擦力的影响.研究表明:对于一定的分形维数,总的黏着摩擦系数随归一接触面积的增大而急剧减小,粉末颗粒的内摩擦力随粉末颗粒的分形维数的增大和温度的升高而很快达到材料的塑性剪切强度值.

恒进给旋转摩擦条件下金属力学参量周期响应行为

为了揭示搅拌摩擦焊过程中搅拌针周围金属在恒速前进下转矩、压力的响应行为,设计薄壁管状铝合金在恒速旋转和恒速下压加载下的模拟试验。研究发现转矩和压力呈周期性变化,且周期与旋转周期一致。通过计算得出滑动摩擦功率大于黏着摩擦功率并大于实际平均产热功率。进而阐明产生周期性的原因在于滑动摩擦功率大于黏着摩擦功率,可以快速积累热量使材料软化,此时压力、转矩最小;但黏着摩擦状态下材料产热效率低,因此塑性流动层金属被挤出,旋转头接触弹性层金属,此时压力、转矩最大,产热增加,使摩擦界面快速产热、材料软化甚至达到黏着,如此周而复始产生周期性。

不同黏结剂包覆HMX的摩擦特性

为了筛选出HMX基高聚物粘结炸药(PBX)配方中的黏结剂,提高战斗部在侵彻过程中的抗过载能力,采用炸药颗粒滑移力测量装置对HMX/黏结剂包覆体系的摩擦特性开展研究,并通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)对包覆样品的形貌和结构进行表征。结果表明:与未包覆的HMX相比,用高聚物黏结剂包覆HMX炸药后,HMX炸药颗粒的边缘棱角明显变圆滑。六种HMX包覆样品的静摩擦系数大小依次为H6<H3<H5<H1<H4<H2,动摩擦系数大小依次为H6<H3<H5≤H1<H4<H2,表明两个参数的变化趋势具有一致性。顺丁橡胶和68#蜡包覆后的HMX摩擦系数偏低,静摩擦系数分别为0.125和0.116,动摩擦系数分别为0.108和0.102,应用于HMX基PBX配方中,能够降低炸药装药的摩擦生热,提高安全性。

塌陷区全尾砂–废石混合处置体抗剪强度特性试验研究

某矿将尾砂、废石制备成膏体对采矿引起的地表塌陷区进行回填处置,其强度特性直接影响到塌陷区处置效果及井下生产安全。废石含量及粒径是影响处置体抗剪强度的关键因素。采用改进的小型直剪装置对处置体试块进行试验,得到废石含量、粒径对处置体抗剪强度、黏聚力c、内摩擦角的影响规律,采用改进的黏着摩擦理论对其强度机制进行分析。试验结果表明:随废石含量增加c值总体呈下降趋势、值总体呈上升趋势;根据废石含量及粒径不同,抗剪强度可分为黏聚力控制型、黏聚力–摩擦力共同作用型、摩擦力控制型;抗剪强度在含石量20%～30%时达到最低值;抗剪强度随废石粒径增大而增大;应力–应变曲线在低应力区呈应变软化、高应力区呈微应变硬化;摩擦强度对抗剪强度贡献率达到80%,颗粒间摩擦强度决定了宏观抗剪强度;废石粒径及含量的改变,实质是改变了处置体粒间的实际接触面积,引起粒间摩擦强度的改变,引起宏观抗剪强度的变化。

电化学机械复合抛光薄膜太阳能电池柔性不锈钢衬底

设计了针对薄膜太阳能电池柔性不锈钢衬底的电化学机械复合抛光法以满足其对表面粗糙度、光反射率和有害物质扩散的要求。首先,设计并制造了一种用于平面加工的复合阴极刀具,理论分析了它的材料去除机理。然后,结合法拉第原理和黏着摩擦理论分析了电化学腐蚀行为和摩擦力作用行为,解决了电化学腐蚀和机械去除钝化膜的匹配一致性问题。最后,以50mm×50mm×0.3mm规格的304不锈钢为阳极工件,对提出的方法进行了实验验证。结果显示:对衬底加工20min后,其表面粗糙度Ra从124nm降到10nm;表面反射率从加工前的56.8%提高到62.4%;表面金属氧化层的形成(氧化铁和氧化铬),有效阻挡了Fe和Cr离子的扩散。实验显示,提出的方法是处理柔性不锈钢表面的有效方法,成本低、效率高。

预应力锚索框架梁加固滑坡的稳定性数值分析

预应力锚索框架梁加固滑(边)坡是一典型的三维问题,为按三维问题进行稳定性分析,利用著名非线性有限元分析软件ABAQUS,在超级计算机上分别建立某高速公路路堑边坡采用单排和双排预应力锚索框架梁加固某古滑坡的三维实体有限元模型;提出考虑结构物与岩土体间黏着效应的莫尔-库仑黏着摩擦模型,模拟锚索锚固段灌浆体与其周围岩土体间的相互作用特性;以特征点的水平位移和强度折减系数关系曲线上曲率最大拐点,结合剪切塑性区临界贯通作为边坡失稳判据,对应的折减系数即为其稳定分析所得安全系数;揭示预应力锚索框架梁加固滑坡的机理。为岩土体与结构物复杂相互作用的三维问题分析提供参考。

基于分形理论的多片盘式湿式制动器摩擦模型

为了提高和改善多片盘式湿式制动器在工作时的性能,针对制动器在制动过程中的摩擦特性,分析摩擦副间微凸体的实际和名义接触面积、分形维数、轮廓幅值尺度因数对黏着摩擦系数和摩擦力的影响规律,计算摩擦副接触面微凸体间的分子切向力和其弹-塑性区域的法向载荷,确定弹性与塑性接触区域的临界接触斑点面积,提出基于分形理论的多片盘式湿式制动器摩擦模型.通过研究得到:考虑微凸体间微粒相互作用时摩擦系数和摩擦力的μA^A*t和F^A*t曲线;基于分形理论的摩擦模型用分形维数对摩擦副间微凸体的无标度性进行了定义,得到的摩擦力理论曲线与试验基本相符.