不同材料接触性能的实验研究

不同材料接触性能的实验研究

一、不同材料间接触而特性的实验研究(论文文献综述)

冯飙[1](2021)在《面向中温储热的多元醇相变材料热物性的分子动力学模拟与实验研究》文中研究表明相变储热技术可以缓解热能供需矛盾、提高热能转化效率、推动太阳能和工业余热的综合梯级利用,对践行节能减排、力争完成我国“碳达峰”和“碳中和”的战略目标具有重要的现实意义。高性能相变材料的筛选与研发是相变储热技术发展的关键。近年来有机多元醇相变材料由于其较高的相变焓值,在约370–520 K的中温区间备受瞩目。与其他常见有机类相变材料(如石蜡和烷烃)相比,多元醇相变材料的特点之一是在其分子结构中含有多个极性较大的羟基。文献中已有一些研究对多元醇相变材料的宏观热物性(相变焓值和导热系数等)进行了表征,但对其热物性在微观层面的构效关系的理解还相对匮乏。例如,现有的实验测试与表征难以阐释晶体结构转变、羟基分布以及纳米添加物所引起的多元醇材料相变焓值的变化规律。虽然有研究者指出了羟基所形成的氢键对一元醇导热系数的影响,但是氢键对多元醇相变材料导热性能的贡献尚缺乏针对性的量化分析。此外,当封装在储热罐中时,多元醇相变材料与薄型金属外壳之间的接触热阻也会影响实际工程应用中相变储热系统的储/释热速率,有必要针对多元醇相变材料与金属界面间的接触热阻进行实验测试与微观界面导热机理研究。有鉴于此,本文采用分子动力学模拟方法对具有较高相变焓值的赤藓糖醇为代表的多元醇相变材料的关键热物性及其与金属界面间的热传导特性进行了微观层面的研究。首先对OPLS-AA、CHARMM、GAFF和GROMOS等四种可能适用于多羟基结构的分子力场进行了测试,通过对比实测的赤藓糖醇固液两态的密度和比热容等关键热物性验证了GROMOS是最合适多元醇相变材料的力场模型。在此基础上,采用界面/NPT方法复现了赤藓糖醇的微尺度熔化过程,并发现在固液相变过程中赤藓糖醇分子会由线性直链结构转变成非线性结构。这种结构变化引起的氢键键能的变化占赤藓糖醇总熔化焓值的45.5%,证明了大量氢键的存在是多元醇材料相变焓值较高的根本原因。因为赤藓糖醇的实测过冷度可高达100 K左右,在分子动力学模拟中也难以实现其结晶凝固过程,故本文以典型的一元醇相变材料正十六醇为替代研究对象分析了纳米添加物的引入对醇类材料相变焓值的影响机理。通过模拟发现在凝固过程中石墨烯纳米片附近的正十六醇分子会发生团聚现象,从而保持非线性的分子结构。这些受限的正十六醇分子对凝固焓值的贡献减弱,因此纳米复合相变材料整体的凝固焓值会低于有效介质理论的预测值。同样的,这些受限的正十六醇分子在熔化过程中吸收的相变潜热也相应较少,最终导致纳米复合相变材料的熔化焓值也相应降低。为改善纳米复合相变材料的相变焓值,本文进一步构建了羟基修饰石墨烯纳米片的简化氧化石墨烯模型,利用氧化石墨烯表面的羟基与正十六醇的羟基结合形成氢键,成功抵消了一部分相变焓值损失。通过实验制备并测试了氧化石墨烯-正十六醇纳米复合相变材料的相变焓值,验证了模拟的结果,为高焓值多元醇纳米复合相变材料的开发提供了可行的思路。为了研究氢键和晶体结构对多元醇相变材料导热性能的微观影响机理,本文分别以赤藓糖醇和典型的固固相变多元醇季戊四醇为对象,系统地研究了它们相变前后导热性能的差异。通过分析相变过程中晶体结构变化引起的氢键变化和导热系数变化之间的内在关联,揭示了氢键对多元醇相变材料分子间导热的贡献。在固态下,氢键数目越多、氢键键能越大则醇类相变材料的导热系数越高。为了充分利用氢键对醇类相变材料导热系数的贡献,本文提出并建立了一个基于正一元醇相变材料的“理想晶体”模型。通过模拟发现,在“理想晶体”结构中沿正一元醇分子链长度方向的导热是弹道式的,温度梯度很小;主要的导热温差集中在“理想晶体”分子层的界面处,而界面处羟基形成的氢键可以提高界面传热系数。该“理想晶体”结构可以将正一元醇相变材料的导热系数提高近1倍,为提升多元醇相变材料的本征导热系数提供了理论借鉴。最后,为了测试多元醇相变材料与金属界面间的接触热阻,本文提出了一种基于稳态热流法的改进型薄型材料接触热阻测试原理,设计并成功开发了相应的测试仪器。利用该自研仪器对赤藓糖醇与不同金属界面间的接触热阻进行了系统性测试,阐明了表面粗糙度和接触压力对多元醇相变材料与金属界面间接触热阻的影响规律。实验结果也验证了表面粗糙度越小、接触压力越大则接触热阻越小这一规律。此外,还通过模拟揭示了多元醇相变材料与不同金属界面处声子振动态密度耦合度的差异,从而辨别出了不同金属界面热传导能力的优劣,为实际储热系统中封装材料的选取和系统热设计提供了参考。综上所述,本文针对典型多元醇相变材料的若干关键热力学和输运性质开展了分子动力学模拟与实验研究,所得的结果有助于指导基于多元醇的高相变焓值、高导热复合相变材料的研究与开发,为中温区相变储热技术的进步和推广提供基础支撑。

赵佳鑫[2](2020)在《基于压电驱动的集成式微混合器的设计与实验研究》文中提出微混合是指利用特征尺度在几十至几百微米的微混合器进行流体操作和控制的科学技术,具有反应迅速、高效可靠、过程可控、试剂消耗少等特点,被广泛应用于生化分析、基因分析、细胞筛分、生物医疗、化学合成等领域。针对目前微混合器仍然存在功能单一、性能较差、操作繁琐以及集成化程度低等问题,本文提出一种基于压电驱动的集成式微混合器。该微混合器的驱动源为压电微泵,微混合流道则基于SAR(分裂-重组)混合机理进行创新设计。由于微混合器结合了压电微泵的输出特性,并采用脉动混合模式,因此大幅提高了混合性能,具有性能优异、操作简单、主动性强、便携性好的显着优势。最后,利用仿真分析以及实验测试的方法,证明了集成式微混合器具有优异的混合能力。本文具体研究内容如下:(1)对微混合技术及压电微泵的工作机理进行了理论研究。首先,阐述了微流体的特殊性质,并分析了影响微流体流动的无量纲常数及控制方程,进而得出提高混合效果的理论依据——增大流体间接触面积;随后,提出了一种三相脉动混合方法,该方法具有高效、可控、稳定的混合效果;最后,阐述了微流体驱动装置(压电微泵)的工作原理,优选了压电振子及微阀,并探讨了其对微泵输出流量、输出压力以及截止性的影响。(2)利用COMSOL软件建立了微混合器的数值模型,并对其混合单元与驱动单元进行了CFD仿真模拟,进而获得了浓度分布图;随后,借助MATLAB软件进行数据处理及计算分析,得到了混合度值折线图。最后,基于以上结果,全面评估了该微混合器的混合性能,并优选了微流道的结构参数以及压电微泵的工作条件:微流道入口宽度W=0.30mm,微流道入口角度θ=60°,微泵输出流量Q=2.5ml/min及微泵工作频率f=200Hz。此时混合度值σ达到0.98,几乎完全混合。(3)根据优选的微流道结构参数对集成式微混合器进行设计与制作。首先,结合器件大小与加工工艺,对微混合器进行整体布局设计,确定了整机尺寸为43mm×55mm×8mm,其满足微型化、集成化以及便携化的设计要求。然后,选择了合适的加工材料,并设计了相关制作流程。最后,基于PMMA热压键合工艺制作了微混合器和多组微泵样机。(4)利用自制样机进行了压电微泵的工作性能与微混合器的混合性能实验测试。首先,搭建了压电微泵的性能测试平台,通过实验测得:微泵在驱动电压为100VPP,脉动频率为200Hz时,其输出流量4.9ml/min,输出压力15.8kPa,说明本文设计的压电微泵满足实验要求;然后,在微混合器的混合性能实验中,利用染色剂示踪法对其混合效果进行探究,并借助计算机成像技术实现可视化表征。将实验结果与前期仿真结果进行对比分析,证明了该微混合器具有较高的混合性能及应用价值。

王占[3](2020)在《银金属氧化物触点材料电接触特性实验研究》文中研究指明触点是多种开关电器(接触器、继电器、断路器等)完成信号导通与电流分断的直接执行部件,如今各种合金及复合触点材料已普遍应用于触点当中,触点材料的电接触性能影响着各配电、控制系统的可靠性。为了更准确地评价银金属氧化物触点材料的电接触性能,完善触点材料的优选。本文以Ag Sn O2、Ag Cd O、Ag Ni三种触点材料为研究对象,设计了一种新型电接触自动模拟测试系统。采用电接触模拟测试方法对触点电性能敏感退化参数进行获取与分析,进而研究了不同实验条件下的电性能退化过程和寿命预测过程,分析触点动熔焊现象、粘接特性及其失效物理机制。首先,设计并开发了一种新型单工位触点电接触特性测试分析系统。该系统能够模拟真实开关电器中动、静触点的分/合动作过程,可调节触点磁间隙、触点开距、空程和超行程等机械参数,亦可方便更换动、静触点材料。其硬件测试主回路实现了电参数和触点动态力的实时同步测量,基于Lab VIEW的上位机系统实现了接触电阻、静压力、燃弧能量、回跳能量及相关时间参数的计算、显示与存储。其次,在相同阻性负载等级下,通过实验比较研究了三种触点材料的接触电阻、静压力、燃弧能量、回跳能量等参数退化过程,进而分析其敏感退化参数失效物理机制,通过分析接触电阻退化参数对Ag Sn O2触点进行了寿命预测与评价。最后,实验研究了不同负载等级、不同触点开距下Ag Sn O2触点的重要退化参数变化特点,利用电子显微镜观察Ag Sn O2动作失效后的微观表面形态,分析了Ag Sn O2触点的动熔焊特性、表面粘接特性及其失效机理。此外,通过实验研究了接触压力和负载条件对其粘接特性的影响。实验结果表明,电接触模拟测试方法比传统的电仿真方法得出的数据更直观、更准确。结合对实例波形的对比分析,总结得出Ag Cd O的综合电性能最好。Ag Sn O2电接触模拟实验过程中熔焊程度随负载等级的增加而上升、随触点开距的减小而增大。本文的研究成果可为触点材料的电性能科学评价与组分优化、改进提供一定的参考,为继电器等含触点电器的设计提供一定的理论依据。

孙宝财[4](2020)在《基于分形理论的干气密封摩擦振动理论分析与实验研究》文中研究说明随着现代工业的迅猛发展,对旋转轴端用动密封的要求越来越高。干气密封作为一种非触接式密封,因所具有的低泄漏率、高可靠性、适用介质广等特点而备受青睐。然而工程师们在实际工作中发现,由于受到加工制造水平、装配过程误差及工作工况等因素的影响,干气密封系统动环与静环端面间在启动、停止以及运行期间都有可能会出现接触摩擦的情况。与此同时,接触摩擦的发生将伴随着动环与静环端面间的振动、磨损、噪声、温升等现象,整个密封系统将可能会因此而发生失稳,甚至失效。这其中的摩擦振动是在摩擦磨损过程中产生的最为普遍的现象,蕴含着许多反映系统摩擦学特征和摩擦状态的信息。因此,对干气密封系统动环与静环端面间进行干摩擦状态下的摩擦振动研究具有至关重要的意义。本文主要针对干气密封系统动环与静环端面间滑动接触时的摩擦振动进行研究。从摩擦界面的微观接触力学出发,重新定义了微凸体的接触变形方式及在载荷作用下微凸体根部的基底长度,并结合分形理论,分别构建了摩擦振动系统的法向接触刚度分形模型和切向接触刚度分形模型,然后将干气密封端面摩擦系统简化为两自由度模型,并结合摩擦系统特性参数,建立两自由度干气密封滑动摩擦界面摩擦振动系统模型。与此同时,搭建了干气密封摩擦振动实验测试平台,开展动环与静环端面间摩擦振动信号的实验测试。最后通过理论模型计算和实验测试两个方面对干气密封系统动环与静环端面间的摩擦振动进行深入研究。对非协调弹性体在切向力作用下初始滑动问题进行研究,利用分形参数表征摩擦界面形貌特性。根据重新建立的微凸体接触变形方式及概率理论,分别构建干气密封滑动摩擦界面法向接触刚度分形模型和切向接触刚度分形模型。通过与相关实验数据和模型的对比,验证了本文模型的合理性与正确性。对影响法向接触刚度和切向接触刚度的关键因素进行数值分析,研究结果表明:法向接触刚度随着分形维数、真实接触面积的增大而增大;当接触面积一定时,法向接触刚度随着特征尺度、摩擦系数的增大逐渐减小;相比于分形维数、特征尺度对法向接触刚度的影响,摩擦系数的影响相对较小。切向接触刚度随着分形维数、真实接触面积、材料特性系数的增大而增大;切向接触刚度随着特征尺度、摩擦系数的增大逐渐减小;相比于分形维数、特征尺度、材料特性系数对切向接触刚度的影响,摩擦系数的影响相对较小。上述模型所得到的无量纲法向接触刚度和切向接触刚度为本文研究并建立两自由度干气密封滑动摩擦界面摩擦振动系统模型提供了理论基础。对干气密封系统动环与静环端面间在干摩擦状态下的微观形貌与受力进行分析,基于分形理论并结合已经给出的无量纲法向接触刚度和切向接触刚度,建立了包含分形参数的干气密封端面间法向位移激励及两自由度滑动摩擦界面摩擦振动系统模型。利用数值对摩擦振动系统模型的影响因素进行分析,研究结果表明:法向振动位移和速度随着分形维数与转速的增大,先增大后减小;法向振动位移和速度随着特征尺度与摩擦系数的增大而增大;法向振动以准周期的高频微幅振动规律变化,相比于特征尺度,分形维数对法向振动的影响更加显着,而摩擦系数对法向振动来说不是一个敏感因素;切向振动位移和速度随着摩擦系数的增大而增大,而且以周期性的高频微幅振动规律变化;同时,摩擦系数对系统切向振动的影响比对法向振动的影响更加明显。上述研究结果为进一步深入探讨干气密封滑动摩擦界面高频微幅摩擦振动规律奠定了基础。为了验证本文建立的两自由度干气密封滑动摩擦界面摩擦振动系统模型,搭建了干气密封摩擦振动实验测试平台。选用加速度传感器对动环与静环端面间的摩擦振动信号进行实验测试,并利用谐波小波包变换对所得到的摩擦振动信号进行处理和分析。根据不同工况,分别利用本文建立的理论模型计算得出摩擦振动参量和课题组搭建的实验测试平台测试出摩擦振动参量,并对比分析表明:当载荷一定时,理论模型计算振幅与实验测试振幅均随着转速的增加而增大。当转速一定时,理论模型计算振幅与实验测试振幅均随着载荷的增加而增大。在相同工况下,理论模型计算振幅较接近实验测试振幅,且理论模型计算振幅大于实验测试振幅。尽管理论模型计算振幅与实验测试振幅有一定程度的偏差(特别是在法向),但两者变化规律和趋势基本相似,且摩擦振动振幅是在同一量级上。这说明本文给出的干气密封两自由度摩擦振动系统模型具有一定的合理性和正确性。

陈芝向[5](2020)在《层叠式夹持超薄蓝宝石晶片双平面抛光方法研究》文中进行了进一步梳理蓝宝石单晶由于其优异的材料特性,被广泛的应用于国防、航天、半导体、LED衬底以及光学晶片等领域。在LED衬底制备工艺中,电极制备后一般采用磨粒加工技术对蓝宝石衬底进行背减薄,以提升其散热性能。LED市场的快速增长,对蓝宝石晶片的品质、产能提出了更高的要求,其厚度甚至要求达到100μm以下。双面抛光技术具有平面度和平行度高,抛光效率高等优点,是超薄蓝宝石晶片制备首选抛光方法。市售双面抛光设备多采用行星轮式,用于超薄片抛光存在行星轮保持架强度及刚度不足的问题,导致超薄蓝宝石晶片发生跑片、碎片,严重制约加工成品率。本文针对上述问题,提出基于层叠式夹持的超薄蓝宝石双平面抛光方法,采用层叠式夹具吸附超薄蓝宝石晶片使形成“晶片-基盘-晶片”的当量增厚方式,进而实现超薄蓝宝石晶片双平面加工。层叠式夹具利用限位片夹持晶片限制其切向位移,设计专用基盘吸附晶片限制法向位移。针对层叠式吸附的可靠性,对层叠式超薄蓝宝石晶片吸附机理进行研究。基于分形理论建立了工件与基盘表面间的粗糙表面接触模型,结合范德华力及毛细力相关理论构建了粗糙表面的法向力吸附模型,通过实验验证了模型的可靠性。研究结果表明,产生法向吸附的主要作用力为毛细力。2英寸蓝宝石晶片能产生大于1.4 N的法向作用力,可保证超薄蓝宝石晶片在法向上被基盘吸附。针对双平面抛光的材料均匀性去除问题,对层叠式夹持状态下工件的运动状态及轨迹均匀性进行研究。首先通过摩擦力及摩擦力矩分析,得到了工件的两种运动状态及其判断依据。根据两种运动状态构建了工件自转角速度的运动学模型,并分析了转速比及工件位置参数对自转角速度的影响。在上述分析基础上结合几何运动学,建立了工件表面及研磨盘表面轨迹均匀性评价模型。结果表明,两种驱动方式下,工件位置参数对加工轨迹均匀性影响最大,内齿圈与外齿圈之间的转速比次之,内齿圈与研磨盘之间的转速比影响相对较小。通过工件表面运动轨迹均匀性理论分析获得了工件表面轨迹均匀性较好的转速组合及位置参数,确定了工件的运动状态。针对层叠式夹具可靠性及工件表面轨迹均匀性对超薄蓝宝石晶片双平面加工表面质量的影响,进行了实验研究。限位片对工件的限位效果不仅受自身材料限制,同时受基盘的摩擦系数影响。本文通过摩擦力实验结合限位片剪切强度,确定了基盘及限位片的材料分别为不锈钢以及玻璃纤维板。超薄蓝宝石晶片的加工厚度则受限位片对工件的夹持厚度影响,通过实验研究了限位片夹持厚度与压力之间的关系,并确定了限位片限位失效的形式。针对轨迹均匀性的理论分析,通过实验验证了不同转速比对加工均匀性影响,结果表明理论分析模型能准确的反映工件表面材料去除均匀性。开展双平面加工实验,对层叠式夹持方法及石蜡粘接方法加工的超薄蓝宝石工件表面质量进行对比实验。结果表明层叠式夹持夹持方式下,工件的表面粗糙度、平面度及材料去除率均优于石蜡粘接方式,最终可获得表面粗糙度(Ra)1.4nm,平面度(PV)0.968μm的光滑表面,具有较好的工程应用前景。

孙欢[6](2020)在《预压缩率对液压摆缸密封性能的影响研究》文中认为在叶片式液压摆动油缸(以下简称为液压摆缸)研究中,如何正确合理的改善其密封性能一直是一个技术难点。在液压摆缸预压缩率的设计中,大部分的设计基本是以经验为指导,缺乏一定的科学性,没有理论支撑,这给液压摆缸的设计带来很大的不便。本文通过对液压摆缸密封系统的研究,建立了预压缩率对液压摆缸密封性能影响的模型,通过数学建模和有限元分析得到预压缩率和液压摆缸传动效率的关系表达式,通过其关系表达式来表达预压缩率对液压摆缸密封性能的影响。本研究对液压摆缸的设计及其密封性能提高和延长其使用寿命有着很重大的意义。本论文将从如下几个方面展开研究:(1)对影响密封材料预压缩率的因素进行研究。(2)建立叶片密封和端面密封预压缩率与接触压力的数学模型,进行理论计算,并使用ABAQUS软件进行仿真分析,验证数学模型的正确性。(3)根据端面密封和叶片密封预压缩率和传动效率的数值关系,使用MATLAB软件进行回归分析,得到回归方程。(4)以回归方程为指导,使用现有的液压摆缸设计实验,验证回归方程的正确性。

赵鑫[7](2020)在《主轴式滚磨光整颗粒介质的力链特征参数及其行为分析》文中进行了进一步梳理滚磨光整加工技术,作为一种典型的自由磨具表面光整加工方法,不仅能够提高零件的表面质量,而且能够改善其物理力学性能,广泛应用于各种零件的最终加工工序中。目前,滚磨光整加工整体研究水平有了很大的提高,主要研究内容集中在理论分析、新工艺研发、加工介质选用和工艺参数优化等方面。但仍然缺乏对滚磨光整加工中颗粒介质力链的定量化描述,未能精准构造颗粒介质流场,导致无法有效解决零件加工效率和加工均匀性的难题,极大地限制了该技术的发展。本文基于离散单元法对主轴式滚磨光整加工进行数值模拟并提取相关数据,对颗粒介质中的力链进行研究,分析主轴式滚磨光整加工机理,为从细观层面解释颗粒介质对工件的作用机理提供理论基础。主要研究内容如下:(1)基于离散元软件的仿真结果,提取相关数据,利用Python语言强大的数据处理能力,根据力链形成的三大条件编写力链提取程序,为后文研究主轴式滚磨光整加工中颗粒介质力链做准备工作。(2)针对主轴式滚磨光整加工,利用离散元软件PFC建立简化模型,分析了加载面载荷、颗粒介质摩擦系数和驱动面速度对力链方向、力链承载率、力链分布率和配位数等力链参数的影响。可知:随着加载面载荷的逐渐增大,力链的方向偏向驱动面,强力链的分布率和承载率也增大,配位数也增大;随着颗粒介质摩擦系数的逐渐增大,力链方向偏向驱动面,系统内的强力链承载率和分布率也越大,颗粒介质运动越均匀,配位数越大。随着驱动面速度的增加,力链方向偏向驱动面,强力链的承载率和分布率不随驱动面速度成正比,当ν=0.6m/s时强力链的承载率和分布率最好,颗粒配位数最大。(3)以主轴式滚磨光整加工为研究对象,建立二维仿真模型,研究滚磨光整加工过程中滚筒转速和颗粒介质直径对滚筒内颗粒介质群力链特性的影响,通过建立力链数目、长度、强度和准直线系数评估标准对力链进行量化研究。分析可知:在相同条件下,滚筒转速由40rpm增长到120rpm时,力链数量增长37.5%,力链强度增长了1.5e+6 N/m,力链准直线系数增长5.5%,力链长度保持不变;颗粒介质直径在4mm-10mm内,随着颗粒介质直径的增大,力链准直线系数随之增大,力链系统越稳定,但滚筒内颗粒介质间的相对运动减弱。相反,当颗粒介质直径越小时,力链数量越多,力链强度越大。(4)采用PFC-3D模拟主轴式滚磨光整加工过程三维力链的变化,研究了工件不同固定角度的力链特性变化,建立了以力链强度、力链方向、与工件接触的力链数、力链准直线系数和总力链数这五个参数为主的主轴式滚磨光整加工力链的量化标准。通过力链的量化标准分析工件的材料去除率,分析可知:加工角度在0°-90°内,力链强度逐渐增大,力链方向逐渐减小,与工件接触的力链数逐渐减少,总力链数逐渐减少,力链准直线数逐渐增大。加工角度在90°-157.5°内,力链强度逐渐减小,力链方向逐渐增大,与工件接触的力链数逐渐增多,总力链数逐渐增多,力链准直线数逐渐减小。研究工作验证了力链用于分析滚磨光整加工的可行性,编写的力链提取程序为定量化研究力链特性奠定了基础,对主轴式滚磨光整加工颗粒介质的力链进行二维和三维分析,为从细观层面解释颗粒介质对工件的作用机理提供理论基础。

陈奕豪[8](2020)在《正畸弓丝与托槽间摩擦力分析及有效正畸力预测》文中进行了进一步梳理临床上治疗错颌畸形最常见的手段之一是固定矫治技术,其作用原理是正畸医师通过弓丝和托槽将矫治力作用于牙齿,将畸形牙齿控制到排齐状态。在临床治疗过程中弓丝沿托槽滑动将会伴随着摩擦力的产生,由于摩擦力的存在使得施加在矫治器上的正畸力被摩擦力消耗一部分后,才能作用于牙齿产生生理性移动,进而进行排齐。正畸医生通常根据临床经验选择具有特殊功能曲的弓丝和托槽,如果明确具有特殊功能曲的弓丝与托槽间摩擦力数值大小以及其有效正畸力,就能从力学上为临床医师制定矫治方案提供一定理论依据,可以帮助医生预测实际正畸力的大小,可以提供给医生科学预测方法,实现精准医疗、规划治疗的目的。本文针对上述问题开展了以下几个方面的研究。建立了弓丝与托槽间摩擦力预测模型。正畸过程中正畸弓丝在托槽间滑动过程中很大一部分被摩擦力消耗,根据正畸弓丝和托槽的作用特点,基于经典摩擦力理论,分析正畸弓丝和托槽间的作用关系,并且结合正畸弓丝和托槽的参数特性,建立了正畸弓丝和托槽间摩擦力预测模型。根据弓丝与托槽间产生持续性滑动摩擦力的特征,设计了一种基于力传感器的模拟弓丝和托槽间摩擦力的实时测量装置,并进行不同弓丝和托槽参数的摩擦力测量实验,通过对比实验,分析弓丝和托槽间的匹配效果。建立用于匣形曲的有效正畸力预测模型。匣形曲分为垂直作用匣形曲和正轴作用匣形曲,根据垂直作用匣形曲和正轴作用匣形曲结构特点,针对牙齿垂直向移动和牙周轴向倾斜移动特点,分别对起到压低和伸高作用的垂直作用匣形曲水平臂在牙轴方向施加的正畸力,建立其水平臂有效正畸力预测模型;对起到倾斜牙轴矫治作用的匣形曲倾斜水平臂进行受力分析,建立了有效正畸力距预测模型。最后对匣形曲竖直臂进行受力分析,并根据匣形曲弯制参数,弓丝截面参数和正畸力与摩擦力的力学关系,建立了有效正畸力预测模型。根据牙齿移动特点,设计了牙列形状和牙周组织实验模型,制成含牙周膜和牙列的仿真实验模型并进行实验,验证匣形曲有效正畸力的预测模型。最后通过已建立的匣形曲有效正畸力预测模型,模拟牙齿移动特点,测量匣形曲作用下牙齿移动距离,提供给医生正畸过程牙齿移动参考,可以很好地帮助医生合理选择弓丝和托槽,进而可以提高牙移动效率,可以达对有效正畸力有效控制的目的。

李长林[9](2020)在《多滑动梁径向与层叠式止推箔片气体轴承静动特性研究》文中指出箔片动压气体轴承是自作用的被动轴承,具有气体润滑与弹性支承的特点。早期研发的悬臂型与波箔型箔片轴承已成功应用于空气循环机等涡轮机械,表现出寿命长、无污染、转子不对中适应性强等优点。近年来,高能密度涡轮机械如微型燃气轮机,对箔片轴承提出了更高的性能要求。一些新型的轴承结构形式被提出,但相关的研究成果很少。同时,箔片气体轴承的理论研究仍落后于实验,建立的箔片结构模型常被简化,轴承内部复杂的接触约束常被忽略。本文基于接触力学,对新结构形式的多滑动梁径向箔片轴承与层叠式止推箔片轴承建立了完备的箔片结构力学模型,考虑了轴承内部不同类型的接触约束,对径向轴承的承载机理、承载特性与动态特性,以及止推轴承的承载机理与承载特性进行了深入研究。首先,建立了多滑动梁径向箔片轴承的静特性计算模型。建立了箔片结构的有限元力学模型,包括考虑非线性几何应变的滑动梁模型,以及平箔片与底层箔片连接结构的线性模型。基于接触力学,引入了轴承结构内部不同类型的接触约束,建立了滑动梁在轴套内表面的摩擦滑动接触模型、平箔片与滑动梁结构之间的面接触模型,以及平箔片与底层连接结构之间的“节点-单元”接触模型。转子与平箔片之间的“刚性-柔性”接触模型为转子装配与静态加载仿真提供了理论基础。采用牛顿迭代法计算了在各类型接触约束作用下的非线性箔片结构变形,同时通过有限差分法求解了三叶流场的Reynolds控制方程。箔片结构变形与气膜压力之间的耦合问题通过超松弛迭代进行求解。研究了多滑动梁径向箔片轴承的承载机理与承载特性。计算并分析了滑动梁与整体箔片结构的变形特性,得到了结构参数对滑动梁刚度、轴向端部滑动距离与库伦摩擦效应的影响规律。研究了平箔片与滑动梁之结构间的面接触效应与底层箔片连接结构对箔片结构变形的影响。对转子装配与静态转子加载进行了仿真研究,计算了转子的启动摩擦力矩与起飞转速。考虑了气膜的动压效应,研究了轴承的气弹耦合特性,包括气膜压力与厚度分布、箔片变形分布以及相邻结构之间的接触状态。计算分析了转子预紧量与转速对轴承承载力的影响,也深入研究了底层箔片厚度、底层箔片结构布局、初始气膜间隙分布与底层箔片的周向刚度分布对轴承气弹耦合特性与承载力的影响规律。基于小扰动法,建立了多滑动梁径向箔片轴承-转子系统的线性扰动模型。推导了多接触约束箔片结构的扰动方程,并耦合求解了控制气膜线性扰动的瞬态Reynolds方程与箔片结构的扰动方程。研究了不同静态载荷、底层箔片厚度与转子预紧量时的轴承动力学系数,并分析了相关参数对线性转子稳定性的影响。另外,考虑了箔片质量与滑动梁的动态摩擦滑动,建立了多接触约束箔片结构的非线性动力学模型,在时域上积分求解了箔片结构动力学方程、转子动力学方程与瞬态Reynolds方程的耦合解。研究了库伦摩擦效应下滑动梁与装配箔片-转子系统的动力学特性。考虑气膜动压效应后,计算分析了在系统自激与转子不平衡质量激励作用下,静态载荷、底层箔片厚度、转子预紧量与库伦摩擦效应对支承转子动力学特性的影响规律。建立了层叠式止推箔片轴承的静特性计算模型,深入研究了该止推箔片轴承的承载机理与承载特性。分别建立了箔片结构的层板间“节点-节点”与“节点-单元”接触模型,研究了多层板的面接触问题与层板协调变形问题。结果表明,在气膜力作用下,相邻箔片结构之间会发生脱离,从而影响整体箔片结构的刚度分布。基于层板接触模型与极坐标系下Reynolds方程,计算并分析了箔片结构参数,如砧板厚度、弹性板厚度与内径、底层支承结构顶角等对轴承气弹耦合特性的影响。也研究了主要参数对轴承承载特性,包括承载力、刚度、极限承载力与极限转子偏心的影响规律。分别搭建了径向与止推箔片气体轴承的实验平台,设计了径向与止推箔片轴承的加载与位移测试系统,进行轴承的承载特性研究。设计、加工并装配了多滑动梁径向箔片轴承与层叠式止推箔片轴承的实验件。对径向箔片轴承进行了静态转子与运行转子的加载实验研究。也通过变参数设计,实验研究了止推箔片轴承转速与主要箔片结构参数对轴承承载力的影响规律。

王峰[10](2019)在《基于粘聚单元模型的海洋结构物与平整冰相互作用数值研究》文中研究表明北极地区蕴藏着丰富的石油、天然气等资源,近二十年来,北极海上油气开发项目呈明显的加速增长趋势。而随着全球气候的变暖以及北极冰层的不断融化,北极航线开通并越来越繁忙,未来将成为世界贸易的主要通道之一。在极地区域作业及航行存在着很大的困难和风险,包括海洋结构物与浮冰、平整冰以及冰山发生碰撞所导致的外壳或者设备损坏甚至倾覆,船舶受困于大块浮冰区或者连续较厚平整冰区,以及海洋平台或船舶的机械与设备因低温所导致的失灵或损坏等等。开发利用北极要以运行安全、航行安全为首要前提,因此研究海洋结构物与海冰碰撞机理以及准确预报冰载荷具有重要的理论和现实意义。在此背景下,本文基于粘聚单元模型,结合海冰均化弹塑性本构模型,在非线性显式有限元软件LS-DYNA中模拟了多种海洋结构物与一年平整冰的相互作用,并对冰载荷进行了数值预报。具体研究内容及成果如下:(1)采用一种均化弹塑性本构模型,在宏观层面上模拟了海冰在微观尺度上发生的局部挤压破碎。所采用的本构模型将海冰微裂纹的发展量等效为海冰单元的等效塑性应变量,且塑性区内海冰等效应力随等效塑性应变增加而减小,以模拟局部挤压破碎对海冰材料造成的损伤软化效果。提出了三种塑性区损伤软化准则,用以表征海冰材料随微裂纹发展的不同损伤软化过程;基于平整冰压缩试验数据,在海冰本构模型中加入了应变率的影响以考虑不同应变率下海冰压缩强度的变化。建立了冰锥挤压刚性板数值模型以对海冰本构模型进行验证,对数值模拟进行了网格收敛性分析和塑性区材料参数敏感性分析。分别采用三种损伤软化准则进行计算,并将计算所得的碰撞载荷曲线及压力-面积关系曲线与模型实验结果进行了对比验证。结果表明,采用线性损伤软化准则的均化弹塑性本构模型计算所得碰撞载荷曲线以及压力-面积关系曲线与模型实验结果吻合最好,且数值模拟所得海冰挤压破碎过程中的压力分布情况也与实验中观测的结果一致,验证了海冰本构模型的有效性。(2)建立了锥体与平整冰碰撞的有限元数值计算模型,通过将均化弹塑性本构模型和粘聚单元模型结合,模拟了平整冰的局部挤压破碎和弯曲断裂破坏。为了更准确模拟真实海冰的随机断裂路径,冰体单元采用了正三棱柱网格。首先对冰体单元网格敏感性进行了分析,然后通过将数值模拟所得冰载荷与模型实验结果进行对比,验证了数值模拟结果的有效性。结果表明,当冰体单元网格的水平方向尺寸与平整冰径向断裂长度较为接近时,数值计算所得冰载荷在时域和频域内都与模型实验结果吻合较好。数值模型较好地模拟了锥体与平整冰碰撞时,海冰发生的局部挤压破碎和弯曲断裂破坏,以及之后的碎冰堆积、翻转和滑移过程,证明了数值模型的有效性。随后研究了粘聚单元主要材料参数对数值模拟结果的影响。采用一种方法从锥体所受冰载荷中提取海冰破坏载荷,计算了海冰破坏载荷在冰载荷中所占比重。最后研究了碰撞速度、锥体锥角和水线面直径对锥体所受冰载荷和海冰破坏载荷占总冰载荷百分比的影响。对于锥体-平整冰碰撞和柱体-平整冰碰撞时的不同海冰破坏模式以及由此导致的冰载荷变化也进行了对比研究。(3)应用粘聚单元模型并结合均化弹塑性本构模型,对船舶在平整冰中连续式破冰进行了数值模拟。首先对数值模拟结果与模型实验结果进行了对比验证。与锥体撞击平整冰工况类似,当冰体单元网格水平方向尺度与海冰径向断裂长度相近时,数值模拟冰载荷计算结果在时域和频域上与模型实验结果吻合均较好。数值模拟较好地再现了船舶连续破冰过程中的海冰局部挤压破碎和弯曲断裂破坏过程,以及碎冰的翻转、滑移过程。之后引入了Lindqvist半经验公式、Riska半经验公式,并通过船体纵向切片法对Lindqvist半经验公式进行了改进,以考虑船首不同区域发生的不同海冰破坏模式对破冰阻力的影响。通过将数值模拟结果与三种半经验公式的计算结果进行对比,研究了船速对船体所受冰载荷和海冰破坏模式的影响。随后,采用数值方法和改进的Lindqvist半经验公式研究了船舶破冰阻力和海冰破坏模式随船舶吃水的变化。最后通过数值模拟研究了船舶以不同横倾角破冰时船体所受冰阻力和海冰破坏模式的变化规律,并对其变化机理进行了详细的解释。(4)采用粘聚单元模型并结合均化弹塑性本构模型,对螺旋桨切削平整冰进行了数值模拟。建立了有限宽度的冰块模型,并在其两侧施加固定约束以模拟无限宽度平整冰。冰体单元采用划分比较精细的正六面体网格,在消除其本身形状缺陷带来的数值误差的基础上提高了数值稳定性。首先对数值模型的网格收敛性进行了分析,然后通过与物理模型实验结果的对比,对数值结果的有效性进行了验证。计算结果表明,螺旋桨叶片所受合力与合力矩峰值及其出现的时间与实验结果均吻合较好,且数值方法较好地模拟了桨叶在高速旋转切削海冰时的真实物理现象,包括海冰局部挤压破碎、碎冰飞溅以及高应变率下海冰断裂破坏留下的不规则形状切口。随后研究了海冰压缩强度、剪切强度和孔隙率以及螺旋桨进速、转速和切削深度对螺旋桨所受冰载荷的影响。结果表明,螺旋桨所受冰载荷均值随螺旋桨转速增加近似呈线性下降,随进速和切削深度的增加呈加速上升的趋势。因此,在使用螺旋桨破冰时,应适当提高螺旋桨转速,同时小心控制螺旋桨的前进速度和切削深度,以保证螺旋桨的运行安全。研究结果表明,本文所建立的数值模拟方法适用于模拟多种海洋结构物与平整冰间的相互作用过程,同时可以较为准确地预报冰载荷,论文所取得的研究成果可为制订极地海洋结构物设计规范提供参考,为冰区海洋结构物的设计与安全使用提供有效的理论指导与数值工具。

二、不同材料间接触而特性的实验研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、不同材料间接触而特性的实验研究(论文提纲范文)

(1)面向中温储热的多元醇相变材料热物性的分子动力学模拟与实验研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
    1.1 课题的背景和意义
        1.1.1可再生能源与储热技术
        1.1.2 中温区多元醇相变材料
    1.2 多元醇相变材料的热物性研究现状
        1.2.1 多元醇相变材料的储热特性
        1.2.2 多元醇相变材料的导热特性
    1.3 国内外研究现状总结
        1.3.1 羟基和纳米添加物对多元醇相变材料相变焓值的影响
        1.3.2 羟基和晶体结构对多元醇相变材料微观热传导的影响
        1.3.3 多元醇相变材料和金属界面间的热传导特性
    1.4 课题的研究内容和技术路线
    1.5 课题来源
2 分子动力学模拟方法和实验表征手段
    2.1 分子动力学模拟方法
        2.1.1 基本原理与概念
        2.1.2 分子建模和计算方法
        2.1.3 各热物性参数计算方法
    2.2 热物性的实验表征手段
        2.2.1 相变材料试样的制备
        2.2.2 热物性分析测试仪器
        2.2.3 改进型稳态热流法接触热阻测试仪器
    2.3 本章小结
3 羟基和纳米添加物对醇类材料相变焓值的微观影响机理研究
    3.1 羟基对赤藓糖醇熔化焓的影响规律研究
        3.1.1 力场参数和验证
        3.1.2 赤藓糖醇固液两相模型
        3.1.3 羟基对赤藓糖醇熔化焓值的贡献
    3.2 纳米添加物对正十六醇材料相变焓值的影响规律研究
        3.2.1 纳米复合相变材料模型
        3.2.2 纳米复合相变材料的制备
        3.2.3 纳米添加物对正十六醇相变焓值的抑制
    3.3 氧化石墨烯对正十六醇材料相变焓值的影响规律研究
        3.3.1 基于氧化石墨烯的纳米复合相变材料模型
        3.3.2 基于氧化石墨烯的纳米复合相变材料的制备
        3.3.3 氧化石墨烯内羟基对纳米复合相变材料相变焓的贡献
    3.4 本章小结
4 氢键对多元醇相变材料导热性能的微观影响机理及优化研究
    4.1 赤藓糖醇的导热性能研究
        4.1.1 赤藓糖醇微观导热模拟细节
        4.1.2 导热系数测试细节
        4.1.3 固液相变前后赤藓糖醇导热系数的变化规律
    4.2 季戊四醇的导热性能研究
        4.2.1 季戊四醇微观导热模拟细节
        4.2.2 导热系数测试细节
        4.2.3 固固相变前后季戊四醇导热系数的变化规律
    4.3 正一元醇材料导热性能强化的分子设计研究
        4.3.1 正一元醇“理想晶体”模型设计与构建
        4.3.2 导热系数测试细节
        4.3.3 正一元醇“理想晶体”的导热性能
    4.4 本章小结
5 多元醇相变材料与金属界面间的热传导特性研究
    5.1 赤藓糖醇与金属界面接触热阻的实验测试研究
        5.1.1 改进型稳态热流法测试仪器测试准确性验证
        5.1.2 表面粗糙度对赤藓糖醇与薄型金属界面间接触热阻的影响规律
        5.1.3 接触压力对赤藓糖醇与薄型金属界面间接触热阻的影响规律
    5.2 界面接触比率对赤藓糖醇与金属界面热传导影响的微观模拟研究
        5.2.1 赤藓糖醇与金属微观界面导热模拟细节
        5.2.2 界面接触比率对赤藓糖醇与金属界面热传导的影响机制
    5.3 本章小结
6 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
作者简历及在学期间所取得的科研成果

(2)基于压电驱动的集成式微混合器的设计与实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 微混合器的概述
        1.2.1 主动式微混合器
        1.2.2 被动式微混合器
    1.3 微流体的输送方法
        1.3.1 机械驱动方式
        1.3.2 非机械驱动方式
    1.4 本文的研究意义及内容安排
第2章 微混合技术与压电微泵的理论研究
    2.1 微混合技术的理论研究
        2.1.1 微流体的基本特性
        2.1.2 微流体的无量纲常数
        2.1.3 微混合的控制方程
        2.1.4 增强微流体混合的方法
        2.1.5 三相脉动混合机理
        2.1.6 混合程度的评定标准
    2.2 压电微泵的理论研究
        2.2.1 压电材料
        2.2.2 压电微泵的工作原理
        2.2.3 压电微泵的组成元件
    2.3 本章小结
第3章 集成式微混合器的仿真分析
    3.1 微流道的数值模型
        3.1.1 几何模型的建立
        3.1.2 流体仿真模型的网格划分
        3.1.3 边界条件的设置
        3.1.4 仿真结果的后期处理及计算
    3.2 驱动信号对混合效果的影响
    3.3 微流道结构参数对混合效果的影响
        3.3.1 入口微流道宽度对混合效果的仿真分析
        3.3.2 入口微流道角度对混合效果的仿真分析
    3.4 微泵控制参数对混合效果的影响
        3.4.1 微泵频率对混合效果的仿真分析
        3.4.2 微泵流量对混合效果的仿真分析
    3.5 本章小结
第4章 集成式微混合器的设计与制作
    4.1 微混合器的结构设计
    4.2 微混合器制作工艺的研究
        4.2.1 微混合器的材料选择
        4.2.2 微混合器的制作流程
        4.2.3 微混合器的热压键合工艺
    4.3 压电微泵样机的制作
    4.4 本章小结
第5章 集成式微混合器的实验研究
    5.1 压电微泵的性能实验
        5.1.1 实验方案的设计
        5.1.2 压电微泵的工作性能测试
    5.2 微混合器的性能实验
        5.2.1 实验仪器及试剂
        5.2.2 微混合器混合效果测试平台搭建及实验步骤
        5.2.3 微混合器混合性能实验结果及分析
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本文结论
    6.2 问题与展望
参考文献
作者简介
致谢

(3)银金属氧化物触点材料电接触特性实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 课题研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状及分析
        1.3.1 触点电接触测试系统研究现状
        1.3.2 接触电阻测试分析研究现状
        1.3.3 触点动熔焊特性研究现状
        1.3.4 触点粘接特性研究现状
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 银金属氧化物触点材料电接触特性测试分析系统设计
    2.1 引言
    2.2 系统总体研究方案设计
        2.2.1 总体技术方案
        2.2.2 系统主要功能及技术指标
    2.3 机械系统设计
        2.3.1 触点开距/超行程调整机构
        2.3.2 电磁铁线圈驱动机构
        2.3.3 推杆作用点调节机构
        2.3.4 力传感器连接机构
    2.4 系统硬件电路设计
        2.4.1 电参数测量模块
        2.4.2 接触电阻测量模块
        2.4.3 动态力测量模块
        2.4.4 多通道数据采集与处理模块
    2.5 系统上位机软件设计
        2.5.1 实验过程控制程序
        2.5.2 电性能综合参数计算程序
        2.5.3 串口通讯程序设计
        2.5.4 人机交互界面显示
    2.6 系统下位机软件设计
    2.7 本章小结
第3章 相同负载等级下三种不同触点材料电性能退化过程实验研究
    3.1 引言
    3.2 银金属氧化物触点材料电接触退化实验研究
        3.2.1 实验条件
        3.2.2 性能退化参数确定
        3.2.3 电性能参数退化过程比较
    3.3 敏感参数退化失效物理机制分析
        3.3.1 接触电阻退化机制分析
        3.3.2 静压力退化机制分析
        3.3.3 回跳能量退化机制分析
        3.3.4 燃弧能量退化机制分析
    3.4 触点电寿命预测及分析
        3.4.1 回归模型建立及参数估计
        3.4.2 电寿命预测与评价
    3.5 本章小结
第4章 阻性负载下银氧化锡触点材料动熔焊特性的实验研究
    4.1 引言
    4.2 阻性负载下触点分合过程
        4.2.1 闭合过程典型波形分析
        4.2.2 分断过程典型波形分析
    4.3 银氧化锡触点材料动熔焊失效的实验分析
        4.3.1 实验条件
        4.3.2 不同负载等级下退化过程比较
        4.3.3 不同开距下退化过程比较
    4.4 银氧化锡动熔焊失效机理分析
        4.4.1 动熔焊产生过程
        4.4.2 熔焊力分析
        4.4.3 动熔焊失效机理解释
    4.5 本章小结
第5章 银氧化锡触点材料表面粘接现象的实验研究
    5.1 引言
    5.2 实验条件与过程
    5.3 粘接电阻与粘接力的关系
    5.4 粘接特性物理退化机理分析
        5.4.1 粒子喷溅模型—PSD模型
        5.4.2 粘接失效机理分析
    5.5 粘接特性的影响因素
        5.5.1 接触压力对冷粘特性的影响
        5.5.2 负载条件与粘接特性之间的关系
    5.6 本章小结
论文总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(4)基于分形理论的干气密封摩擦振动理论分析与实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
符号注释
第1章 绪论
    1.1 论文研究意义
    1.2 国内外研究现状与分析
        1.2.1 干气密封动力学理论及应用的研究现状与分析
        1.2.2 摩擦学理论及应用的研究现状与分析
        1.2.3 干气密封摩擦振动实验测试及信号处理的研究现状与分析
    1.3 论文来源与主要研究内容
        1.3.1 论文来源
        1.3.2 论文主要研究内容
    1.4 论文创新点与关键性问题
        1.4.1 论文创新点
        1.4.2 论文关键性问题
    1.5 本章小结
第2章 干气密封摩擦界面分形接触模型
    2.1 摩擦界面微凸体接触分形模型
        2.1.1 微凸体接触变形过程分析
        2.1.2 微凸体接触变形基底长度的确立
        2.1.3 微凸体接触分形模型的构建
    2.2 摩擦界面分形接触面积
        2.2.1 微凸体分形接触面积分布
        2.2.2 真实接触面积与总接触载荷
    2.3 本章小结
第3章 干气密封摩擦界面法向接触刚度分形模型
    3.1 干气密封摩擦界面法向接触刚度分形模型的构建
        3.1.1 摩擦界面单微凸体受力分析
        3.1.2 摩擦界面单微凸体法向接触刚度
        3.1.3 摩擦界面整体法向接触刚度
    3.2 干气密封摩擦界面法向接触刚度分形模型的验证
    3.3 干气密封摩擦界面法向接触刚度理论模型的数值分析
        3.3.1 分形维数对摩擦界面法向接触刚度的影响
        3.3.2 特征尺度对摩擦界面法向接触刚度的影响
        3.3.3 摩擦系数对摩擦界面法向接触刚度的影响
    3.4 本章小结
第4章 干气密封滑动摩擦界面切向接触刚度分形模型
    4.1 滑动摩擦界面切向接触刚度分形模型的构建
        4.1.1 滑动摩擦界面单微凸体受力分析
        4.1.2 滑动摩擦界面单微凸体切向接触刚度
        4.1.3 滑动摩擦界面整体切向接触刚度
    4.2 干气密封滑动摩擦界面切向接触刚度理论模型的数值分析
        4.2.1 分形维数对滑动摩擦界面切向接触刚度的影响
        4.2.2 特征尺度对滑动摩擦界面切向接触刚度的影响
        4.2.3 摩擦系数对滑动摩擦界面切向接触刚度的影响
        4.2.4 材料特性系数对滑动摩擦界面切向接触刚度的影响
    4.3 本章小结
第5章 干气密封摩擦界面高频微幅摩擦振动研究
    5.1 干气密封摩擦界面物理与数学摩擦振动模型的构建
        5.1.1 摩擦振动系统物理模型的构建
        5.1.2 摩擦振动法向位移激励的建模
        5.1.3 摩擦振动系统数学模型的构建
    5.2 理论模型的数值分析
        5.2.1 系统参数对法向振动规律的影响
        5.2.2 系统参数对切向振动规律的影响
    5.3 本章小结
第6章 实验测量测试与对比分析
    6.1 实验对象及试件
        6.1.1 实验对象工作原理
        6.1.2 实验试件材料及结构参数
    6.2 实验测量测试
        6.2.1 实验测量测试系统
        6.2.2 实验测量测试方案
        6.2.3 实验测量测试步骤
        6.2.4 防干扰措施
    6.3 信号处理与理论模型计算对比分析
        6.3.1 分形维数和特征尺度的确定
        6.3.2 摩擦振动信号的处理与分析
        6.3.3 理论模型计算与实验测试对比分析
    6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录B 干气密封摩擦振动信号识别程序

(5)层叠式夹持超薄蓝宝石晶片双平面抛光方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 蓝宝石材料特性
        1.2.2 化学机械抛光
        1.2.3 双平面蓝宝石加工方法
        1.2.4 平面零件夹持方式
        1.2.5 界面吸附模型
    1.3 层叠式超薄蓝宝石晶片加工方法的提出
    1.4 研究内容和论文结构
第二章 层叠式夹具吸附机理研究
    2.1 层叠式夹持吸附原理
    2.2 层叠式夹持吸附机理研究
        2.2.1 基于分形理论的表面接触模型
        2.2.2 范德华力吸附模型
        2.2.3 毛细力吸附模型
    2.3 范德华力影响因素分析
        2.3.1 粗糙度参数D和G对范德华力的影响
        2.3.2 高度差对范德华力的影响
        2.3.3 真实接触面积比对范德华力的影响
    2.4 毛细力吸附的影响因素分析
        2.4.1 曲面高度差对毛细力的影响
        2.4.2 接触角对毛细力的影响
        2.4.3 液滴体积对毛细力的影响
    2.5 吸附力模型验证及分析
        2.5.1 实验参数及方案
        2.5.2 验证实验及结果分析
    2.6 本章小结
第三章 双平面加工工件几何运动学分析
    3.1 层叠式双平面加工方式
    3.2 工件受力及运动状态分析
        3.2.1 双平面加工受力分析
        3.2.2 工件自转运动状态分析
        3.2.3 工件运动状态影响因素分析
    3.3 工件状态运动学分析
    3.4 自转角速度及其影响因素分析
        3.4.1 工件位置参数对工件自转角速度的影响
        3.4.2 转速组合对工件自转角速度的影响
    3.5 本章小结
第四章 层叠式双平面抛光工件加工轨迹均匀性分析
    4.1 工件加工轨迹均匀性评价方法
        4.1.1 工件运动轨迹模型的建立
        4.1.2 磨盘运动轨迹的建立
        4.1.3 轨迹均匀性的定量评价方法
    4.2 工件表面轨迹均匀性的影响分析
        4.2.1 转速比对工件表面均匀性的影响
        4.2.2 位置参数工件表面均匀性的影响
    4.3 磨盘表面轨迹均匀性的影响分析
        4.3.1 转速比对磨盘表面均匀性的影响
        4.3.2 位置参数对磨盘表面均匀性的影响
    4.4 基于加工轨迹均匀性的最优参数组合
    4.5 本章小结
第五章 基于层叠式夹具的超薄片双平面抛光实验研究
    5.1 层叠式夹具研究
        5.1.1 不同材质基盘切向受力分析
        5.1.2 基盘及限位片材料的选择
    5.2 限位片夹持厚度实验研究
        5.2.1 限位片夹持实验设计
        5.2.2 限位片夹持实验结果及失效分析
    5.3 不同转速比对蓝宝石夹持的影响
        5.3.1 实验设计
        5.3.2 粗糙度均匀性讨论
    5.4 基盘平面度对蓝宝石加工的影响
        5.4.1 实验结果与讨论
    5.5 层叠夹持方式与传统夹持方式对比实验
        5.5.1 蓝宝石晶片对比实验方案
        5.5.2 实验结果及讨论
    5.6 本章小结
第六章 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读博士/硕士学位期间发表的学术论文
    3 参与的科研项目及获奖情况
    4 发明专利
学位论文数据集

(6)预压缩率对液压摆缸密封性能的影响研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究课题的提出及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本课题的研究内容
第2章 液压摆缸密封系统
    2.1 液压摆缸及密封机理
        2.1.1 液压摆缸
        2.1.2 密封机理
        2.1.3 密封圈预压缩率
    2.2 叶片密封和端面密封材料模型选择
        2.2.1 叶片密封材料模型选择
        2.2.2 端面密封材料模型选择
    2.3 预压缩率设计不当造成的影响
    2.4 影响预压缩率因素研究
        2.4.1 不同材料及其弹性模量对预压缩率的影响
        2.4.2 温度和预压缩率的关系
        2.4.3 油压和预压缩率的关系
        2.4.4 摩擦系数对预压缩率的影响
    2.5 本章小结
第3章 叶片密封和端面密封数学建模及仿真验证
    3.1 叶片密封接触压力数学建模
    3.2 端面密封接触压力数学建模
    3.3 接触压力模型仿真验证
        3.3.1 叶片密封有限元模型的建立
        3.3.2 叶片密封有限元计算结果
        3.3.3 端面密封有限元模型的建立
        3.3.4 端面密封有限元计算结果
        3.3.5 数学建模与有限元计算结果对比
    3.4 本章小结
第4章 预压缩率与传动效率的关系研究
    4.1 液压摆缸机械效率计算
    4.2 液压摆缸容积效率计算
    4.3 不同预压缩率状态下传动效率的分析
    4.4 多项式回归分析
    4.5 本章小结
第5章 液压摆缸回归方程的实验验证
    5.1 实验装置与目的
        5.1.1 实验装置
        5.1.2 实验目的
    5.2 实验样品
    5.3 实验步骤
    5.4 液压摆缸实际传动效率计算
    5.5 实验结果分析
    5.6 本章小结
第6章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 全文展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文及专利
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

(7)主轴式滚磨光整颗粒介质的力链特征参数及其行为分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 滚磨光整加工
        1.2.1 滚磨光整加工概述
        1.2.2 主轴式滚磨光整加工
        1.2.3 国内外研究动态
    1.3 离散单元法
        1.3.1 离散元法简介
        1.3.2 国内外研究现状
    1.4 力链
        1.4.1 力链简介
        1.4.2 研究动态
        1.4.3 多尺度方法
    1.5 研究背景及主要内容
        1.5.1 研究背景及目的
        1.5.2 主要研究内容
    1.6 论文结构
第二章 颗粒流方法及力链提取
    2.1 基于离散元理论的颗粒流方法
        2.1.1 PFC简介
        2.1.2 PFC程序特点和基本假设
    2.2 颗粒流的物理模型
        2.2.1 颗粒流基本理论
        2.2.2 颗粒流的接触模型
    2.3 颗粒流的阻尼机制
        2.3.1 局部阻尼
        2.3.2 组合阻尼
        2.3.3 粘性阻尼
    2.4 力链算法
        2.4.1 力链形成条件
        2.4.2 力链提取算法
    2.5 本章小结
第三章 主轴式滚磨光整加工力链特性的基础模拟
    3.1 模型建立
    3.2 参数设置
    3.3 力链表征参数
        3.3.1 力链分布率
        3.3.2 力链承载率
        3.3.3 力链方向
    3.4 仿真结果
        3.4.1 加载面载荷对力链的影响
        3.4.2 颗粒介质摩擦系数对力链的影响
        3.4.3 驱动面速度对力链的影响
    3.5 力链形态的变化
        3.5.1 不同加载面载荷下力链形态变化
        3.5.2 不同摩擦系数下力链形态变化
        3.5.3 不同驱动面速度下力链形态变化
    3.6 本章小结
第四章 主轴式滚磨光整加工主要工艺参数对二维力链影响
    4.1 主轴式滚磨光整加工
    4.2 仿真模型建立
    4.3 参数设置
        4.3.1 全局参数设置
        4.3.2 仿真时长与数据输出
    4.4 二维力链的表征参数
        4.4.1 力链长度
        4.4.2 力链强度
        4.4.3 力链准直线系数
    4.5 仿真结果
        4.5.1 滚筒转速对力链的影响
        4.5.2 颗粒介质直径对力链的影响
    4.6 实验研究
        4.6.1 实验设备
        4.6.2 实验工件
        4.6.3 工艺参数
        4.6.4 测试方法
    4.7 实验结果与分析
        4.7.1 滚筒转速的影响
        4.7.2 颗粒介质直径的影响
    4.8 本章小结
第五章 三维力链用于滚磨光整加工机理分析可行性的研究
    5.1 三维力链的提取
    5.2 仿真模型
        5.2.1 几何模型的建立
        5.2.2 参数设置
        5.2.3 数据提取
    5.3 三维力链特性研究
        5.3.1 量化标准的建立
        5.3.2 力链方向
    5.4 仿真结果及分析
    5.5 实验验证
        5.5.1 实验设备及工件
        5.5.2 工艺参数及测试方法
    5.6 实验结果与分析
    5.7 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录一 二维力链提取程序
附录二 三维力链提取程序
攻读学位期间取得的科研成果
致谢

(8)正畸弓丝与托槽间摩擦力分析及有效正畸力预测(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 正畸摩擦力国内外研究现状
    1.3 正畸力测力装置国内外研究现状
    1.4 课题来源与本文主要研究内容
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 本文主要研究内容
第2章 正畸摩擦力预测模型的建立
    2.1 引言
    2.2 正畸摩擦力特性分析
        2.2.1 正畸治疗的生物机械原理
        2.2.2 正畸摩擦力的力学基础
    2.3 正畸弓丝与托槽间摩擦力预测模型
    2.4 正畸摩擦力测量装置设计及测量
        2.4.1 正畸摩擦力测量系统的设计
        2.4.2 正畸摩擦力测量实验与结果分析
    2.5 本章小结
第3章 匣形曲有效正畸力的建模
    3.1 引言
    3.2 垂直作用匣形曲的正畸力建模
        3.2.1 垂直作用匣形曲力学分析
        3.2.2 垂直作用匣形曲正畸力预测模型
    3.3 正轴作用匣形曲有效正畸力模型的建立
        3.3.1 正轴作用匣形曲力学分析
        3.3.2 正轴作用匣形曲正畸力预测模型
    3.4 本章小结
第4章 匣形曲有效正畸力的测量
    4.1 引言
    4.2 匣形曲有效正畸力的测量装置和测量方法
        4.2.1 匣形曲有效正畸力的测量方法
        4.2.2 匣形曲有效正畸力测量装置
    4.3 匣形曲有效正畸力测量实验
        4.3.1 垂直作用匣形曲有效正畸力测量实验与分析
        4.3.2 正轴作用匣形曲有效正畸力测量实验与分析
        4.3.3 滑动法匣形曲有效正畸力实验与分析
    4.4 本章小结
第5章 正畸牙移动评价
    5.1 引言
    5.2 匣形曲牙齿移动测量
        5.2.1 牙齿移动测量测量方法
        5.2.3 牙齿移动测量实验及分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术成果及获奖情况
致谢

(9)多滑动梁径向与层叠式止推箔片气体轴承静动特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号对照表
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的与意义
    1.2 箔片气体轴承的应用与其发展史
    1.3 箔片气体轴承国外研究现状
        1.3.1 径向箔片气体轴承静特性研究现状
        1.3.2 径向箔片气体轴承动特性研究现状
        1.3.3 止推箔片气体轴承研究现状
    1.4 箔片气体轴承国内研究现状
        1.4.1 径向箔片气体轴承静特性研究现状
        1.4.2 径向箔片气体轴承动特性研究现状
        1.4.3 止推箔片气体轴承研究现状
    1.5 文献综述与研究现状分析
    1.6 本文主要研究内容
第2章 多滑动梁径向箔片轴承静特性计算模型
    2.1 引言
    2.2 多滑动梁径向箔片轴承的结构形式
    2.3 箔片结构力学模型
        2.3.1 主要箔片结构的有限元模型
        2.3.2 平箔片与滑动梁结构间的接触约束
        2.3.3 滑动梁结构与轴套之间的接触约束
        2.3.4 平箔片与底层箔片连接结构之间的接触约束
        2.3.5 转子与平箔片之间的接触约束
        2.3.6 Newton-Raphson迭代求解非线性箔片变形
    2.4 润滑流场的求解方法
        2.4.1 有限差分法求解雷诺方程
        2.4.2 不同流场的气膜厚度分布
    2.5 气弹耦合与轴承加载计算流程
    2.6 滑动梁接触力学模型验证
    2.7 本章小结
第3章 多滑动梁径向箔片轴承承载机理与承载特性研究
    3.1 引言
    3.2 箔片结构静态变形
        3.2.1 滑动梁变形特性
        3.2.2 整体箔片结构变形特性
    3.3 静态转子加载与转子起飞仿真
    3.4 轴承气弹耦合特性研究
    3.5 轴承承载特性研究
        3.5.1 转子转速与转子预紧量的影响
        3.5.2 加载方向的影响
        3.5.3 底层箔片结构布局的影响
        3.5.4 底层箔片厚度的影响
        3.5.5 初始气膜间隙分布的影响
        3.5.6 底层箔片刚度分布的影响
    3.6 本章小结
第4章 多滑动梁径向箔片轴承动态特性研究
    4.1 引言
    4.2 轴承-转子系统线性稳定性研究
        4.2.1 线性系统动力学模型
        4.2.2 转子临界质量与临界涡动频率计算流程
        4.2.3 计算结果与分析
    4.3 轴承-转子系统非线性动力学响应
        4.3.1 时域上耦合动力学模型
        4.3.2 计算结果与分析
    4.4 本章小结
第5章 层叠式止推箔片轴承静特性计算模型
    5.1 引言
    5.2 层叠式止推箔片轴承的结构形式
    5.3 层叠箔片结构力学模型
        5.3.1 基于薄板理论的箔片有限元模型
        5.3.2 多层箔片间接触约束
        5.3.3 层叠箔片结构的协调变形求解
    5.4 层叠式止推箔片轴承润滑流场求解
    5.5 气弹耦合与轴承加载计算流程
    5.6 层板接触模型与层板叠加模型计算结果对比
    5.7 层板接触力学模型验证
    5.8 本章小节
第6章 层叠式止推箔片轴承承载机理与承载特性研究
    6.1 引言
    6.2 轴承气弹耦合特性研究
    6.3 不同接触模型计算结果对比
    6.4 箔片结构参数对轴承气弹耦合特性的影响
        6.4.1 砧板厚度的影响
        6.4.2 弹性板厚度的影响
        6.4.3 支撑顶角的影响
        6.4.4 弹性板内半径的影响
        6.4.5 砧板外半径的影响
        6.4.6 砧板周向偏移角度的影响
        6.4.7 砧板固定端的周向角度
    6.5 轴承承载特性研究
    6.6 流场相关参数对轴承静特性的影响
        6.6.1 扇形流场单元等分数的影响
        6.6.2 斜坡高度影响
        6.6.3 斜坡比的影响
    6.7 参数优化算例
    6.8 本章小结
第7章 多滑动梁与层叠式箔片轴承实验研究
    7.1 引言
    7.2 多滑动梁径向箔片轴承实验研究
        7.2.1 径向轴承实验件制造
        7.2.2 径向轴承实验台测试系统
        7.2.3 径向轴承实验结果与分析
    7.3 层叠式止推箔片轴承实验研究
        7.3.1 止推轴承实验件制造
        7.3.2 止推轴承实验台测试系统
        7.3.3 止推轴承实验结果与分析
    7.4 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历

(10)基于粘聚单元模型的海洋结构物与平整冰相互作用数值研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 海冰分类及其材料特性
    1.3 海冰-海洋结构物相互作用场景
    1.4 海冰-海洋结构物相互作用国内外研究现状
        1.4.1 实验方法
        1.4.2 数值方法
    1.5 本文主要研究内容及创新点
        1.5.1 本文主要研究内容
        1.5.2 论文创新点
第二章 海冰力学性能及其本构模型
    2.1 引言
    2.2 一年冰力学参数
        2.2.1 拉伸强度
        2.2.2 剪切强度
        2.2.3 压缩强度
        2.2.4 杨氏模量和泊松比
        2.2.5 摩擦系数
    2.3 考虑应变率影响的海冰均化弹塑性本构模型
    2.4 海冰均化弹塑性本构模型验证
        2.4.1 冰锥挤压刚性板模型实验
        2.4.2 有限元数值模型
        2.4.3 数值计算结果分析
    2.5 本章小结
第三章 粘聚单元模型理论基础、有限元格式及本构关系式
    3.1 引言
    3.2 粘聚单元模型理论基础
    3.3 粘聚单元模型的有限元格式
    3.4 粘聚单元模型的本构关系式
    3.5 本章小结
第四章 锥体与平整冰相互作用数值研究
    4.1 引言
    4.2 粘聚单元模型在海冰-海洋结构物相互作用中的应用
    4.3 有限元数值模型
    4.4 数值模型有效性验证
        4.4.1 网格敏感性研究
        4.4.2 数值结果与模型实验结果对比验证
    4.5 粘聚单元参数敏感性分析
        4.5.1 断裂能量释放率的影响
        4.5.2 断裂应力的影响
        4.5.3 TSL曲线形式的影响
    4.6 碰撞速度、锥角和锥体水线面直径对冰载荷的影响
        4.6.1 碰撞速度的影响
        4.6.2 锥角的影响
        4.6.3 锥体水线面直径的影响
    4.7 本章小结
第五章 破冰船在平整冰中连续式破冰数值研究
    5.1 引言
    5.2 数值研究对象
    5.3 船舶连续破冰数值模拟
        5.3.1 数值模拟工况
        5.3.2 有限元数值模型
        5.3.3 数值结果与模型实验结果对比验证
        5.3.4 船速对破冰阻力的影响
        5.3.5 船舶吃水对破冰阻力的影响
        5.3.6 船舶横倾角对破冰阻力的影响
    5.4 本章小结
第六章 螺旋桨切削平整冰数值研究
    6.1 引言
    6.2 数值研究对象
    6.3 有限元数值模型
    6.4 数值模型有效性验证
        6.4.1 数值模型网格敏感性研究
        6.4.2 数值结果与模型实验结果对比验证
    6.5 数值模拟结果分析
    6.6 不同参数对螺旋桨切削冰载荷的影响
        6.6.1 海冰压缩强度和剪切强度的影响
        6.6.2 海冰孔隙率的影响
        6.6.3 螺旋桨转速的影响
        6.6.4 螺旋桨进速的影响
        6.6.5 螺旋桨切削深度的影响
    6.7 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间参与的科研项目
攻读博士学位期间发表与录用的学术论文
致谢

四、不同材料间接触而特性的实验研究(论文参考文献)

  • [1]面向中温储热的多元醇相变材料热物性的分子动力学模拟与实验研究[D]. 冯飙. 浙江大学, 2021
  • [2]基于压电驱动的集成式微混合器的设计与实验研究[D]. 赵佳鑫. 吉林大学, 2020(01)
  • [3]银金属氧化物触点材料电接触特性实验研究[D]. 王占. 江苏科技大学, 2020(03)
  • [4]基于分形理论的干气密封摩擦振动理论分析与实验研究[D]. 孙宝财. 兰州理工大学, 2020(01)
  • [5]层叠式夹持超薄蓝宝石晶片双平面抛光方法研究[D]. 陈芝向. 浙江工业大学, 2020(02)
  • [6]预压缩率对液压摆缸密封性能的影响研究[D]. 孙欢. 武汉科技大学, 2020(01)
  • [7]主轴式滚磨光整颗粒介质的力链特征参数及其行为分析[D]. 赵鑫. 太原理工大学, 2020
  • [8]正畸弓丝与托槽间摩擦力分析及有效正畸力预测[D]. 陈奕豪. 哈尔滨理工大学, 2020
  • [9]多滑动梁径向与层叠式止推箔片气体轴承静动特性研究[D]. 李长林. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
  • [10]基于粘聚单元模型的海洋结构物与平整冰相互作用数值研究[D]. 王峰. 上海交通大学, 2019(06)

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不同材料接触性能的实验研究
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