检索结果-内蒙古大学图书馆

表面技术 2019年第8期48卷 23-28,47页

作者：刘奇董光能西安交通大学设计科学与基础部件研究所

目的减少光纤脉冲激光器制备表面织构产生的毛刺,提高织构制备的质量。方法利用纳秒激光器在CoCrMo盘加工表面织构时,织构周围会出现随着激光功率增加而升高的毛刺,通过保持激光平均功率不变,增大激光频率的方法来减小织构周围毛刺的高... 详细信息

目的减少光纤脉冲激光器制备表面织构产生的毛刺,提高织构制备的质量。方法利用纳秒激光器在CoCrMo盘加工表面织构时,织构周围会出现随着激光功率增加而升高的毛刺,通过保持激光平均功率不变,增大激光频率的方法来减小织构周围毛刺的高度,并且在材料表面覆盖一层水膜,来进一步减小织构周围毛刺,实现表面织构平坦化,制备出可以直接使用无需二次抛光的表面织构。在此基础上,增加织构加工的次数,在4mm厚的水膜下打标出一组深度为50μm左右、毛刺高度小于2μm的表面织构,并且在25.434N载荷下,采用销-盘摩擦方式,改变摩擦副的相对运动速度,对其进行摩擦磨损实验研究。结果当相对运动速度为30mm/s时,摩擦系数最小,为0.06767,远远小于直接加工表面织构的摩擦系数,比原始盘表面降低了23.1%。结论增大脉冲激光的频率和覆盖水膜制备法可以减小制备织构的毛刺高度,使用覆盖水膜制备法时,多次加工制备大深度织构,毛刺高度始终保持在2μm,没有明显变化。

关键词：纳秒脉冲激光器织构毛刺织构平坦化水膜

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织构化表面设计及其摩擦学应用

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机械工程学报 2019年第17期55卷 85-93页

作者：张辉刘洋王伟秦立果董光能西安交通大学设计科学与基础部件研究所西安710049 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

织构化表面作为近年来涌现的表面摩擦学改性新技术,具有降低摩擦磨损的作用,在机械摩擦配副中得到了广泛的研究和应用。随着先进制造技术的发展,复杂、精细织构的加工制造成为了可能。与此同时,表面织构的摩擦学设计也由试验试错筛选阶... 详细信息

织构化表面作为近年来涌现的表面摩擦学改性新技术,具有降低摩擦磨损的作用,在机械摩擦配副中得到了广泛的研究和应用。随着先进制造技术的发展,复杂、精细织构的加工制造成为了可能。与此同时,表面织构的摩擦学设计也由试验试错筛选阶段逐步走向理论优化阶段。概述了近年来表面织构化设计及其摩擦学应用的发展前沿和进展。介绍了凹形和凸形织构在加工、润滑方面的特点,以及凹形织构在不同工况下的润滑机理。探讨了近年来织构流体动压润滑和混合润滑模型的发展,并概述了织构典型规则形状的选择和不规则形状优化研究。归纳了针对不同材料和不同工况,圆形织构尺寸参数的选择和优化设计,总结了合理的参数范围。进而重点探讨了圆形织构排布影响,分析了几种典型的织构排布研究;同时概述了针对典型摩擦配副,如轴承,织构排布形式的选择和设计方法。最后,对织构化表面设计研究进行了总结,提出了表面织构设计面临的问题挑战,并对织构设计未来的发展方向进行了分析和展望。

关键词：织构表面摩擦学优化设计

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晶粒尺寸对多晶铜接触力学特性的影响

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中国机械工程 2021年第19期32卷 2312-2320页

作者：林起崟张瑜寒洪军王晨张宁静西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 西安交通大学设计科学与基础部件研究所西安710049

为研究晶粒尺寸对材料接触力学特性的影响,考虑多晶铜基体弹塑性变形情况,基于分子动力学方法,在原子尺度下模拟了金刚石压头与不同晶粒尺寸的铜基体的接触与分离过程。研究结果表明:在不同晶粒尺寸下,多晶铜黏着接触过程中的最大黏着... 详细信息

为研究晶粒尺寸对材料接触力学特性的影响,考虑多晶铜基体弹塑性变形情况,基于分子动力学方法,在原子尺度下模拟了金刚石压头与不同晶粒尺寸的铜基体的接触与分离过程。研究结果表明:在不同晶粒尺寸下,多晶铜黏着接触过程中的最大黏着力基本保持不变,最大法向接触力随晶粒尺寸的减小表现出先增大后减小的趋势。纳米硬度和接触刚度分别与接触过程中的塑性能和弹性能的变化相关,且纳米硬度与接触刚度的变化总体成负相关。最后,采用公共近邻分析方法研究了多晶铜基体弹塑性变形过程,研究发现晶界数量对材料的纳米硬度有重要影响,并进一步影响其接触力学特性。

关键词：多晶铜纳米硬度接触刚度接触力学弹塑性变形

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扇形推力轴承边界滑移区域的优化设计

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机械工程学报 2024年第21期60卷 196-206页

作者：代松杰张辉陈佳伟缑翰驰郭世理董光能西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 西安交通大学设计科学与基础部件研究所西安710049

基于二元滑移模型,以低摩擦因数为优化目标,采用遗传算法对扇形推力轴承的边界滑移区域进行优化,讨论对比了具有无滑移、全滑移、半滑移和优化滑移表面的扇形推力轴承摩擦性能并揭示了作用机理,分析了轴承的宽度、收敛率和滑移长度对改... 详细信息

基于二元滑移模型,以低摩擦因数为优化目标,采用遗传算法对扇形推力轴承的边界滑移区域进行优化,讨论对比了具有无滑移、全滑移、半滑移和优化滑移表面的扇形推力轴承摩擦性能并揭示了作用机理,分析了轴承的宽度、收敛率和滑移长度对改善摩擦性能的影响规律,并对四种不同的滑移表面开展了摩擦学实验。结果表明:通过对扇形推力轴承边界滑移区域优化,得到了非对称阶梯型边界滑移区域优化方案,且该优化区域在轴承入口处沿润滑油流动方向逐渐变窄;这种优化滑移表面的承载力较无滑移、全滑移和半滑移表面分别提高了96.1%、279.5%和8.7%,摩擦因数分别降低了58.0%、59.8%和13.2%,其作用机理在于优化滑移表面增加了入口处润滑油的流量,增强了流体动压效应;对于较小宽度、较小收敛率和较大滑移长度的扇形推力轴承,这种非对称阶梯型边界滑移表面可显著提高轴承的摩擦性能;通过销-盘摩擦学实验验证了优化滑移表面较其他三种滑移表面具有较小的摩擦因数,这对于扇形推力轴承的设计和工程应用具有参考价值。

关键词：扇形推力轴承边界滑移遗传算法优化设计摩擦学特性

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纺织钢领用类金刚石涂层在不同温度下的摩擦性能

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纺织学报 2024年第7期45卷 189-195页

作者：郭飞飞李本寅苏慧明王珂心程启增成小乐秦立果西安工程大学机电工程学院陕西西安710048 西安交通大学设计科学与基础部件研究所陕西西安710049

为研究纺织钢领用类金刚石(DLC)的高温摩擦磨损机制,采用磁控阴极弧增强磁控溅射法在20号钢(20#)表面沉积得到掺杂Cr元素的DLC样品。借助扫描电子显微镜观察DLC样品的表面形貌;通过X射线衍射仪、能量色散谱仪和拉曼光谱仪分析DLC样品的... 详细信息

为研究纺织钢领用类金刚石(DLC)的高温摩擦磨损机制,采用磁控阴极弧增强磁控溅射法在20号钢(20#)表面沉积得到掺杂Cr元素的DLC样品。借助扫描电子显微镜观察DLC样品的表面形貌;通过X射线衍射仪、能量色散谱仪和拉曼光谱仪分析DLC样品的结构成分;使用纳米压痕试验机测试涂层的力学性能。利用高温摩擦磨损试验机测试涂层在不同温度下(25、100、200、300℃)的摩擦性能,并结合仿真分析钢领的受力对摩擦过程的影响。结果表明:20#和20#-DLC 2种试样的平均摩擦因数随着温度上升呈先上升后下降的趋势;20#试样在300℃下生成氧化物,大量的氧化物形成附着层,平均摩擦因数降低到0.54;20#-DLC试样在温度为200℃和300℃时发生石墨化,形成以碳元素为主的转移层,转移层替代附着层存在,摩擦由涂层-附着层转变为涂层-转移层,平均摩擦因数由0.145降至为0.107。通过仿真分析得出,沉积DLC后的钢领在实际运行中所受的最大应力值和最大变形量分别为4.20×108 Pa和9.69×10-3 mm。

关键词：钢领类金刚石涂层冲击性能转移层摩擦性能

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非光滑表面减阻研究进展

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表面技术 2022年第8期51卷 107-122页

作者：秦立果龚朝永孙红江席奂 Fagla Jules Mawignon 郭飞飞董光能西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 西安交通大学设计科学与基础部件研究所西安710049 西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049 西安工程大学机电工程学院西安710048

基于仿生学研究发展的非光滑表面减阻技术在海洋工程装备和高技术船舶等领域具有广阔的应用而备受学者关注。对非光滑表面减阻的研究方法进行了系统介绍,概述了沟槽、凹坑和自适应3种非光滑表面的相关研究进展:(1)沟槽表面的减阻机理以... 详细信息

基于仿生学研究发展的非光滑表面减阻技术在海洋工程装备和高技术船舶等领域具有广阔的应用而备受学者关注。对非光滑表面减阻的研究方法进行了系统介绍,概述了沟槽、凹坑和自适应3种非光滑表面的相关研究进展:(1)沟槽表面的减阻机理以及沟槽结构的几何参数、形状和排布等对减阻性能的影响;(2)凹坑表面应用于旋成体及平板上的减阻效果和湍流流动中凹坑表面上的流动结构和减阻性能;(3)自适应表面的理论模型,自适应表面的减阻机理,以及壁面运动对流动转捩和湍流结构的影响。最后总结了这3种非光滑表面的减阻效果以及相关减阻机理的研究趋势,并指出非光滑表面减阻在未来研究中需要重点关注的问题。从已有的研究成果和部分应用成果来看,非光滑表面具有巨大的工程价值和广阔的应用潜力。本文旨在更具体、全面地了解非光滑表面减阻,从而为改进当前的减阻节能技术提供必要的理论基础。

关键词：非光滑表面减阻湍流

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柔性表面织构化在海洋装备减阻与防污上的应用

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表面技术 2019年第6期48卷 150-157页

作者：秦立果杨浩董光能张雅利西安交通大学设计科学与基础部件研究所西安710049 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 西安交通大学生物医学信息教育部重点实验室西安710049

首先详细论述了生物污损的形成过程及原因,总结了生物污损对海洋装备服役的危害,并明确指出船体表面污着生物附着问题已成为阻碍船体表面减阻技术研究的一大难题。众多研究表明,研究表面结构与功能的统一性,实现表面的高效防护与减阻是... 详细信息

首先详细论述了生物污损的形成过程及原因,总结了生物污损对海洋装备服役的危害,并明确指出船体表面污着生物附着问题已成为阻碍船体表面减阻技术研究的一大难题。众多研究表明,研究表面结构与功能的统一性,实现表面的高效防护与减阻是海洋装备未来发展的必由之路。调控表面的形貌参数和物理化学性能,如润湿性等,以及研发抑制微生物的附着和繁殖,研制合适的防污剂,是当前两种主要研究思路。依据上述思路,基于海豚、鲨鱼柔性皮肤快速游动的减阻原理,考察常见防污涂层(聚氨酯)这种柔性表面,引入织构减阻。考察柔性表面及织构化参数在服役条件下对减阻行为及防污着生物附着的双重调控,有望实现海洋装备在服役工况下的节能降耗。最后展望了结合抗生物附着的细菌及其天然代谢物镶嵌、接枝到海洋装备表面,从而实现驱避和对抗污着生物附着功能的研究方法。

关键词：表面防护抗生物附着柔性织构减阻

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织构化表面改性及其在生物材料上的应用

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表面技术 2018年第9期47卷 1-11页

作者：秦立果杨浩刘斌张辉冯新安张雅利董光能西安交通大学设计科学与基础部件研究所西安710049 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 西安交通大学机器人与智能系统研究所西安710049 西安交通大学生物医学信息教育部重点实验室西安710049

表面织构化(Surface texturing)改性是指根据材料属性选择合适的加工手段,在相对运动的摩擦副表面引入具备特定形状、尺寸、分布和排列的微观结构阵列,从而实现摩擦副摩擦学性能的调控。随着生物材料的迅速发展,生物界面的摩擦学问题是... 详细信息

表面织构化(Surface texturing)改性是指根据材料属性选择合适的加工手段,在相对运动的摩擦副表面引入具备特定形状、尺寸、分布和排列的微观结构阵列,从而实现摩擦副摩擦学性能的调控。随着生物材料的迅速发展,生物界面的摩擦学问题是制约其服役安全与寿命的关键因素。表面改性(如合理的表面织构化设计)因强大的润滑优化功能,由此受到科研工作者的广泛关注。在生物材料服役寿命需求日益增加的背景下,首先分析和总结了典型生物材料产品——人工关节在人体服役过程中的失效原因,并将其分为了摩擦学和生物学问题,由此提出了通过表面织构化技术改进人工关节材料的耐磨性和增强其生物相容性,最终达到实现长寿命人工关节服役的目的。详细地论述了近年来表面织构在生物材料上的研究进展,分析了表面织构化参数,如形状、尺寸及排布等对摩擦学性能的影响,考察了不同织构对摩擦副在不同运动工况下承载力及耐磨性的影响,阐述了表面织构的减摩耐磨机理。最后讨论了表面织构对细胞接触引导生长的调控,如对细胞的粘附状态、形态、增殖和分化能力的影响,尽管利于细胞生长的尺寸小于润滑优化的尺寸,但通过多层次或复合设计可望实现生物相容性与摩擦学性能改善相兼具的目标。最后在现有人工关节材料表面改性的研究基础上,对延长人工关节服役寿命的研究方向、发展趋势和应用领域进行了展望。

关键词：生物材料表面织构化摩擦磨损接触引导生物相容性

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表面微结构的尺寸参数对其减阻性能的影响

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机械设计与研究 2023年第1期39卷 112-117页

作者：郭飞飞王珂心苏慧明杨轶飞秦立果西安工程大学机电工程学院西安安710048 西安交通大学设计科学与基础部件研究所西安710049

为了研究微结构尺寸参数对减阻性能的影响规律,构建了V形、L形及T形三种微结构有限元模型,采用Fluent软件进行数值模拟,分析微结构尺寸参数(高宽比、数量和间距)对减阻率、速度和涡量的影响。结果相较于L形、T形微结构,V形微结构的减阻... 详细信息

为了研究微结构尺寸参数对减阻性能的影响规律,构建了V形、L形及T形三种微结构有限元模型,采用Fluent软件进行数值模拟,分析微结构尺寸参数(高宽比、数量和间距)对减阻率、速度和涡量的影响。结果相较于L形、T形微结构,V形微结构的减阻性能较优,减阻率可达15.6%。当V形微结构高宽比为1∶1,流体域速度为6 m/s时,减阻效果最优,减阻率可达5%;V形微结构展向数量对减阻性能的影响较小,减阻率在14%-16%之间变化;当间距值为0.05时,减阻率最大为14%。结论微结构使得近壁区边界层内发生了湍流猝发现象,外部高速流体与壁面区域的流体分隔开,变相的增加了边界层的厚度。同时涡量集中在微结构尖端处,减弱反向旋涡的强度,抑制了低速条带的形成和发展。

关键词：表面微结构数值模拟减阻性能减阻机理

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一种AGV高精度空间定位的光电传感网络

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航空制造技术 2022年第22期65卷 80-86,93页

作者：刘净瑜石卫江党锦龙武介成王颜刘志刚北京卫星制造厂有限公司北京100080 西安交通大学机械工程学院设计科学与基础部件研究所西安710049

AGV移动平台作为一种自动化装卸、搬运设备以及高精度运载平台,在智慧工厂、智能仓储和智慧物流等领域都有广泛的应用,对于AGV自动导航定位的研究具有十分重要的意义。针对AGV运动毫米级空间定位精度的应用场景,研究了一种正交线性激光... 详细信息

AGV移动平台作为一种自动化装卸、搬运设备以及高精度运载平台,在智慧工厂、智能仓储和智慧物流等领域都有广泛的应用,对于AGV自动导航定位的研究具有十分重要的意义。针对AGV运动毫米级空间定位精度的应用场景,研究了一种正交线性激光扫描机构与光电传感网络感知的角度测量方法,提出了一种基于虚拟相机投影模型的空间定位方法,并对系统基于光束平差法的参数标定方法进行了研究,实现对AGV移动平台的高精度三维空间定位。

关键词： AGV移动平台虚拟相机投影模型空间定位参数标定光电传感网络

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