基于传统滑雪板的可穿戴式雪上摩擦力在线测量装置研究

竞技滑雪运动中雪上摩擦阻力影响运动员比赛成绩,而雪上摩擦影响因素众多,雪上摩擦阻力评测一直是冰雪竞技运动中的一大挑战.本文中设计了1种基于传统滑雪板的可穿戴式雪上摩擦力在线测量装置,将多个三分量传感器合理布置在传统滑雪板上,通过有线连接的方式,结合数据采集卡,对3个分量的力信号进行监测、采集和保存,并通过终端电脑实时反馈力信号变化.实验室静态测试中,该装置具有稳定的力学信号输出,并给出准确的摩擦系数测试结果.在模拟雪场测试时,其能够准确地评估不同雪上减阻蜡的润滑性能及其耐磨性能,还能够监测自由式滑雪运动中的犁式制动和犁式转弯等常规技术动作.该装置输出的力信号具有高精度和高灵敏度特性,为滑雪运动中雪上减阻蜡的性能评价、运动员施力动作监测等给出了1种可行方案.

平屋面摩擦速度的数值模拟研究

建筑屋面的摩擦速度是决定其风致迁移雪荷载的重要因素。该文采用CFD(computational fluid dynamics)方法模拟了平屋面的摩擦速度,并结合其分布特征分析了屋面积雪传输率、侵蚀通量和暴露系数随跨度的变化趋势。为验证CFD方法的湍流模型对平屋面摩擦速度模拟的影响,将数值模拟结果与Irwin探头风洞试验进行了对比,结果表明Realizable k-ε湍流模型的模拟结果与风洞试验最为接近。根据4种不同跨度屋面的CFD模拟结果发现,当屋面跨度与高度之比为4时,屋面平均摩擦速度最小;并且随着跨度的增大,屋面摩擦速度最小值所在的位置和积雪沉积的区域均逐渐向迎风侧屋檐靠近。同时发现,屋面积雪的平均侵蚀通量随着跨度的增大而减小,屋面积雪传输率和雪荷载暴露系数则随着跨度的增大而增大。

预填充模式下同轴枪放电等离子体加速模型分析与优化

雪犁模型是描述预填充模式下同轴枪放电装置加速过程的主要手段,其能够直接给出枪内等离子体轴向速度与加速时间的解析关系式,因此在面向不同应用需求的装置结构设计中成为了重要的参考依据.通过理论推导及光、电、磁信号的测量,本文对比分析了不同充电电压与预填充气压条件下在加速阶段及喷口处等离子体的理论与实验速度,并给出了雪犁模型的优化方法.首先,用实测电流来替代近似的正弦电流,有效消除了磁压力计算误差对模型准确性的影响.其次,随着加速距离的延长,喷口处等离子体速度的饱和现象开始出现,摩擦阻力的存在是其主导的形成原因.相比于现有模型25.8%—53.6%的偏差范围,添加摩擦阻力项后不同电压和气压下的理论与实测速度的差值仅为3.1%—8.4%.

不同跨度的双跨拱形屋面的积雪分布研究

为探究对双跨拱形屋面的风致雪漂移规律,采用Mixture多相流模型和k-kl-ω模型,选择双跨拱形屋面作为研究对象,分析在不同矢跨比及风速下的积雪分布形态。研究结果表明,在高风速自然条件下,双跨拱形屋面在屋脊处承受更严重的雪荷载。此外,前跨侵蚀区和后跨沉积区的大小差异导致双跨拱形屋面前后跨的不均匀积雪分布。研究的结果为进一步探索相关问题和实际工程提供参考依据。

冰雪条件下城市道路交通安全评价方法研究

在城市道路交通运行环境中,冰雪路面对机动车行驶安全性有着显著的不利影响.本文通过采集积雪路面、粗糙冰路面、光滑冰路面、冰雪混合路面的摩擦系数数据,基于驾驶员在冰雪路面行车时的制动反应时间与制动距离分析,计算给出了不同类型冰雪状态下对应不同行驶车速的机动车停车距离.基于车间距与停车距离定义了冰雪路面的行车安全度,分析结果表明,若驾驶员保持相同的行驶车速与车间距,其在不同类型冰雪路面上行车的安全度有显著的差别.给出了不同类型冰雪路面、不同交通量对应的行车安全最高车速计算方法,以小型车为例,给出了保证冰雪路面行车安全的最高车速建议值.

冰雪路面汽车轮胎摩擦特性研究进展

简要总结了中、高模量材料同冰雪之间的摩擦机理及相关理论,系统分析了影响冰雪路面上橡胶块和轮胎摩擦行为的因素;指出在一定工作条件下,轮胎性能和设计参数,包括胎面胶的低温模量、轮胎结构和胎面花纹等是影响轮胎摩擦牵引力的重要因素,其影响程度取决于运行条件;并就轮胎摩擦特性、全天候轮胎研制及轮胎力主动控制等方面的研究方向和热点提出了建议.

接地面部分溶化条件下冰面轮胎摩擦力的研究

综合运用流体动力润滑理论的能量守恒定律，提出了接地面部分溶化条件下冰面上汽车轮胎的摩擦力或牵引力的理论计算模型。证明了正常工作条件下，接地面上冰产生溶化的可能。对不同制动和驱动条件下轮胎摩擦力进行了计算，取得了同试验数据吻合很好的预测结果。并同已有预测模型进行了比较，比较结果表明：本文依据严格的润滑理论所推导出的冰面轮胎牵引力模型比其它已有理论模型更接近试验结果。

冰雪条件下机场跑道摩擦系数建模与仿真研究

机场跑道摩擦系数是评价机场跑道道面质量的重要参数。在考虑冬季跑道道面压实雪厚度和摩擦热形成的润滑水膜作用下建立了冰雪道面半融状态摩擦系数计算模型。使用Matlab数值仿真软件对所建模型进行了仿真。数值仿真结果表明,摩擦系数模型建模合理,摩擦系数计算数据与实测数据比较吻合。对摩擦系数的测试实践有一定的理论指导意义。

冰面及冰雪面条件下鞋底止滑性能的研究

为了探讨不同花纹鞋底在冰面、冰雪路面上的止滑性能,模拟自然条件下的冰面及冰雪路面,对6种不同形状花纹结构的橡胶鞋底进行止滑性能试验,测定冷冻前、后鞋底的摩擦系数、硬度、回弹性,并分析其相互之间的影响及止滑性能的强弱关系。结果表明:橡胶鞋底的硬度与回弹性对摩擦系数有影响,冰面与冰雪面上的摩擦系数、6种不同花纹鞋底的摩擦系数及橡胶鞋底冷冻前、后的止滑性能,均存在较大差异性,其中圆点状花纹鞋底在冰面与冰雪路面上的止滑性能最佳,而0℃以下时,折线形花纹鞋底的止滑性能最差。

冰雪路面砂盐混合料养护技术与标准研究

撒砂和撒盐是我国目前对冰雪路面进行抗滑养护的主要措施，但这两种方法均不理想。通过实测试验，对砂盐混合料的作用机理和使用效果进行分析，可知砂盐混合料是较砂和盐更为有效、合理的一种养护材料。在此基础上对混合料中的砂、盐质量提出了要求，并给出了混合料的合理撒布剂量。

冰雪路面事故成因分析及对策探讨

根据摩擦学原理,分析冰雪路面事故与摩擦系数之间的关系。结合国外相关经验,提出车辆行驶最佳摩擦系数。通过对不同道路行驶条件下的分级,对车辆进行安全提示,可为提高驾驶人员的安全驾驶行为和道路安全水平提供参考。

冰雪路面抗滑特性研究

针对东北地区冰雪路面抗滑性较差的情况,详细划分了冰路面及雪路面的类型,采用实车试验法和摆式仪法,从温度、构造深度、行车速度以及轮胎胎压等方面,测量了冰雪路面的摩擦系数,指出在冰雪没有完全覆盖路面的情况下,构造深度越小,摩擦系数越低;同时随着车速提高,摩擦系数降低;冰、雪路面摩擦系数均在0℃附近达到最低值,行车安全处于危险状态。

影响高山滑雪运动员滑行阻力的主要因素

在进行高山滑雪运动时,雪板与雪地之间的摩擦力、空气阻力以及推雪阻力都是影响高山滑雪运动员滑行阻力的主要因素。这些阻力可能来自滑雪者的技术、身体特征、设备及环境的影响。从生物力学的角度出发,研究影响高山滑雪运动员滑行阻力的主要因素,并提出一些减少运动阻力的建议,以供参考。

冰雪运动雪上摩擦学与雪蜡研究现状

冬奥冰雪运动摩擦阻力影响运动健儿成绩,减少滑雪板与雪面之间摩擦阻力,有助于提升滑雪时的行进速度,提高运动员成绩排名.研究冰雪表面摩擦学,有助于认识冰雪表面水润滑机理,为设计高性能滑雪板和雪蜡材料提供相关的研究基础.因此,本文作者从冰雪表面摩擦学开始,简要介绍冰雪表面水润滑机理及影响冰雪表面摩擦学性能的影响因素,如环境参数(运动环境的温度/湿度)、雪基参数(雪面硬度、密度,雪面温度/湿度、冰晶大小、雪面污染物)、滑雪板基底参数及雪蜡的使用等;着重介绍了滑雪运动必备的材料-滑雪板减阻蜡的作用和分类,含氟雪蜡对人员环境的危害,雪蜡的选择与打蜡方式对雪板减阻性能的影响以及国内外现有的冰雪摩擦测试装置.最后,对我国现有冰雪摩擦学基础研究,冰雪运动摩擦学及雪蜡材料的应用开发研究提出了几点建议和期望.

冰雪滑动摩擦研究现状及发展趋势

随着材料、检测设备和仿真软件的发展,冰雪摩擦的研究有了进一步的突破.冰和雪都拥有独特的摩擦特性,它们的微观结构、表面薄层和测试方法一直都是科学研究的重点.本文作者综述了关于冰雪与不同固体材料表面之间的摩擦学特性,简要介绍了冰雪微观形态、物态变化以及更深层次地从微观和纳观层面研究冰雪摩擦机理;重点介绍现有国内外在室内与室外进行冰雪摩擦测试的方法和测试装置的差异及影响,并结合减摩特性的摩擦机理研究在运动器材设计中的运用进行了简要总结.最后,在未来的发展中应更加注重这几个方向的研究,为国内冰雪摩擦领域研究及冰雪运动器材设计产业提供理论支持.

基于工程路用性能的融雪剂性能评价

为了探究实体工程中应用较多的固体氯盐类融雪剂和液体环保型融雪剂的性能,通过对五种类型融雪剂的融冰能力、不同稀释浓度下的冰点、路面摩擦系数衰减率及腐蚀性能等路用性能指标进行试验分析,结合在实体工程中应用实际,对融雪剂的性能总结如下:融雪剂经不同程度的稀释后,冰点及融冰能力会大幅衰减;相同质量条件下的固体氯盐类融雪剂在-10℃的融冰能力为液体环保型融雪剂的4倍;固体氯盐类相较液体环保型融雪剂的路面抗滑性能较好、腐蚀性较强;兼顾材料环保性能的同时,需选择合理的洒布方式和洒布量以发挥其优良的融雪化冰性能。

KCJ-15扬雪机搅笼镍基喷熔复合涂层的研究

目的在KCJ-15型扬雪机搅笼NiCrBSiC合金涂层的基础上,添加硬质碳化钨颗粒,并研究其在搅笼基体上的腐蚀、磨损规律。方法制备7组碳化钨颗粒含量不同的镍基复合粉末,分别在不同腐蚀液体中进行摩擦磨损实验,随后选取抗磨性能最佳的一组,分别进行不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损试验。结果在同一种腐蚀液体中,喷熔层的摩擦系数随碳化钨含量的增加变化不大,磨损率随碳化钨含量的增加先减小后增大,其中浸泡在HCl和NaCl溶液中的试块喷熔层的摩擦系数和磨损率普遍偏高,而浸泡在NaOH和H_2SO_4溶液中的试块喷熔层的摩擦系数和磨损率普遍偏低。随着载荷的增加,喷熔层的摩擦系数和磨损率增大。随着滑动速度的增加,喷熔层的摩擦系数增大,磨损率降低。结论在KCJ-15型扬雪机搅笼NiCrBSiC合金涂层中,添加碳化钨的最佳质量分数在15%~25%之间,此时可获得最佳的抗磨性能。此外,喷熔层的摩擦系数受到腐蚀液体、外部载荷和滑动速度的影响较大,受碳化钨含量的影响较小。

冰雪路面摩擦系数的影响因素研究

冬季道路的表面通常覆盖着多层积雪,重交通量的路段积雪较薄,其厚度一般不足几厘米。积雪状态的变化直接影响着路面安全性,冰雪使路面变得非常湿滑,湿滑的路面条件由多种类型的积雪引起,本研究同时测量了冰面轮胎的静摩擦系数与动摩擦系数。

低温条件下融雪剂摩擦系数影响研究

为研究应用较多的氯盐类和醋酸盐类融雪剂对道路抗滑性能的影响,在低温条件下撒布不同融雪剂后,对路面的摩擦系数以及摩擦衰减率进行了实验与分析。首先测定了不同温度环境沥青路面摩擦系数值;然后测定了不同环境温度、融雪剂种类以及不同质量浓度使用条件下的沥青路面摩擦系数。结果表明,随着融雪剂使用浓度增加,路面摩擦衰减率不断增大;在0℃以上随着温度上升,融雪剂路面摩擦系数缓慢上升趋于平缓,在0℃以下随着温度下降,融雪剂路面摩擦系数先升高在降低,另外,不同种类的融雪剂对路面摩擦系数变化也有着显著差异。

高陡山坡埋设造雪管道摩擦系数测试及应用研究

摩擦系数的准确性评价是高陡山坡埋设造雪管安全、经济的必要前提。借鉴CJJ/T 81—2013《城镇供热直埋热水管道技术规程》中直埋供热管道单位长度摩擦力的计算原理,考虑高山滑雪中心山坡角度的影响,对该计算方法进行改进,使其适应于高陡山坡埋设造雪管道摩擦力的计算。结合北京2022年冬奥会高山滑雪中心G1雪道工程实践,通过现场试验测试确定G1雪道DK0+120~DK0+500里程段的摩擦系数。实践证明该计算方法的合理性,确保管道的安全稳定,准确定位各个固定支座的作用力,以降低工程造价。