掃一掃
關注中圖網
官方微博
本類五星書更多>
-
>
公路車寶典(ZINN的公路車維修與保養秘籍)
-
>
晶體管電路設計(下)
-
>
基于個性化設計策略的智能交通系統關鍵技術
-
>
花樣百出:貴州少數民族圖案填色
-
>
山東教育出版社有限公司技術轉移與技術創新歷史叢書中國高等技術教育的蘇化(1949—1961)以北京地區為中心
-
>
鐵路機車概要.交流傳動內燃.電力機車
-
>
利維坦的道德困境:早期現代政治哲學的問題與脈絡
微動磨損理論 版權信息
- ISBN：9787030572196
- 條形碼：9787030572196 ; 978-7-03-057219-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
微動磨損理論 內容簡介
微動是指緊配合或間隙配合部件在各種振動環境（如機械振動、電磁振動、冷熱循環、流致振動、人體運動等）下，接觸界面間發生極小幅度的相對運動，其幅值通常在微米量級。微動可導致配合部件間的材料磨損，引發咬合、松動、界面污染、振動噪聲增加等現象，也可導致零部件局部疲勞裂紋萌生與擴展，使服役壽命顯著低于常規疲勞。飛行器、載運工具、醫學植入器件、核能裝置、海洋工程裝備、武器系統等領域大量的工程案例的失效主要原因都指向微動損傷，由于這種事故事先沒有明顯的征兆且不易被發現,且往往造成災難性的后果，所以微動損傷被稱為“現代工業的癌癥”。
微動磨損理論 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 微動摩擦學概述 1
1.1.1 微動摩擦學的相關概念 1
1.1.2 微動摩擦學的分類 3
1.1.3 微動的運動狀態及其力學分析 4
1.2 微動磨損理論的發展 16
1.2.1 微動磨損的發展過程 16
1.2.2 微動磨損的早期理論 18
1.2.3 微動運動調節機理和三體理論 21
1.2.4 微動圖理論 23
1.3 微動磨損的試驗模擬 25
1.3.1 微動磨損試驗裝置的發展現狀 25
1.3.2 微動驅動方式的對比 28
1.3.3 微動磨損試驗系統的發展趨勢 29
1.4 微動摩擦學理論體系 29
參考文獻 30
第2章 工業領域的典型微動損傷現象 36
2.1 各種可拆分式聯接 37
2.1.1 螺紋聯接 37
2.1.2 鉚接 41
2.1.3 銷聯接 42
2.1.4 卡扣聯接 43
2.2 過盈配合 44
2.2.1 輪軸配合 44
2.2.2 其他過盈配合 47
2.3 各種緊配合 48
2.3.1 榫槽配合 48
2.3.2 鍵配合與花鍵配合 50
2.3.3 緊固與夾持配合 52
2.4 間隙配合 53
2.4.1 蒸汽發生器傳熱管 53
2.4.2 控制棒驅動機構 55
2.4.3 接觸網定位鉤/鉤環結構 56
2.5 回轉配合 57
2.5.1 銷軸 57
2.5.2 心盤 58
2.5.3 球窩接頭 58
2.5.4 球閥 60
2.5.5 人工關節 61
2.6 彈性支撐機構 62
2.6.1 燃料組件的彈性支撐 62
2.6.2 扣件系統 63
2.7 柔性機構 64
2.7.1 鋼纜 64
2.7.2 電纜 66
2.7.3 接觸網柔性機構 68
2.7.4 海底復合管纜 70
2.8 電接觸部件 71
2.9 運輸過程中防護不當的零部件 74
參考文獻 75
第3章 切向微動磨損及微動圖理論 80
3.1 切向微動磨損試驗方法 80
3.1.1 接觸模式 80
3.1.2 切向微動磨損試驗裝置 81
3.2 運行工況微動圖 83
3.2.1 摩擦力-位移幅值曲線 83
3.2.2 微動區域的定義 86
3.2.3 微動區域的影響因素 91
3.2.4 運行工況微動圖分析 99
3.3 材料響應微動圖 100
3.3.1 表面磨損 100
3.3.2 微動裂紋 102
3.3.3 材料響應微動圖分析 104
3.4 微動磨損與微動疲勞 106
3.4.1 微動疲勞條件下的微動圖 106
3.4.2 微動磨損與微動疲勞的關系 107
參考文獻 109
第4章 徑向微動磨損 110
4.1 力學分析 111
4.1.1 徑向微動磨損的彈性力學分析 111
4.1.2 Hertz彈性接觸理論的局限性 113
4.2 徑向微動磨損的實現 114
4.2.1 徑向微動磨損模式分析 114
4.2.2 徑向微動磨損試驗裝置 114
4.2.3 兩種徑向微動磨損試驗的模擬 115
4.2.4 微滑產生的條件 117
4.3 徑向微動磨損的運行機理 120
4.3.1 載荷-位移幅值曲線 121
4.3.2 位移隨循環周次的變化 128
4.3.3 加載速度的影響 129
4.3.4 表面粗糙度的影響 130
4.4 徑向微動磨損的損傷機理 131
4.4.1 Fe-C合金 131
4.4.2 2091Al-Li合金 133
參考文獻 135
第5章 扭動微動磨損 136
5.1 扭動微動磨損的實現 137
5.1.1 扭動微動模式分析 137
5.1.2 扭動微動磨損的試驗裝置 139
5.1.3 扭動微動的實現及相關參數 141
5.2 扭動微動磨損的運行行為 143
5.2.1 摩擦扭矩-角位移幅值曲線 143
5.2.2 摩擦扭矩時變曲線 144
5.2.3 摩擦耗散能的變化 149
5.2.4 接觸剛度的變化 151
5.2.5 扭動微動磨損的區域特性 152
5.2.6 扭動微動磨損的運行工況微動圖 155
5.3 扭動微動磨損的損傷機理 156
5.3.1 磨痕形貌及損傷的影響因素 156
5.3.2 材料響應微動圖的建立 162
5.3.3 扭動微動磨損的損傷機制和物理模型 163
5.4 不同材料的扭動微動磨損 165
5.4.1 鋁合金 165
5.4.2 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 171
5.4.3 超高分子量聚乙烯(UHMWPE) 180
參考文獻 183
第6章 轉動微動磨損 186
6.1 轉動微動磨損的實現及試驗裝置 186
6.2 轉動微動磨損的運行行為 186
6.2.1 摩擦力-角位移幅值曲線 186
6.2.2 運行工況微動圖的建立 190
6.2.3 摩擦系數時變曲線 191
6.2.4 摩擦耗散能的變化 193
6.3 轉動微動磨損的損傷機理 195
6.3.1 試驗參數對轉動微動磨損的影響 195
6.3.2 接觸方式對轉動微動磨損的影響 201
6.3.3 材料性質對轉動微動磨損的影響 212
參考文獻 220
第7章 雙向復合微動磨損 221
7.1 雙向復合微動磨損的實現 221
7.1.1 雙向復合微動磨損的試驗裝置 222
7.1.2 雙向復合微動試驗 225
7.2 雙向 復合微動磨損的運行機理 228
7.2.1 準梯形型F-D曲線 228
7.2.2 橢圓型F-D曲線 234
7.2.3 直線型F-D曲線 237
7.3 雙向復合微動磨損的損傷過程 238
7.3.1 階段Ⅰ的損傷 238
7.3.2 階段Ⅱ的損傷 240
7.3.3 階段Ⅲ的損傷 243
7.3.4 小結 247
7.4 雙向復合微動磨損的損傷機理 248
7.4.1 微動模式轉變 248
7.4.2 位移協調機制和物理模型 250
7.4.3 從切向微動到復合微動，再到徑向微動 253
參考文獻 254
第8章 扭轉復合微動磨損 255
8.1 扭轉復合微動磨損的實現 255
8.1.1 扭轉復合微動的試驗裝置 255
8.1.2 試驗過程中動態力學特性獲取及其復合過程分析 257
8.2 扭轉復合微動磨損的運行行為 259
8.2.1 切向力-角位移幅值曲線 259
8.2.2 材料運行微動圖的建立 262
8.2.3 等效摩擦系數時變曲線 265
8.2.4 摩擦耗散能的變化 266
8.3 扭轉復合微動磨損的損傷機理 269
8.3.1 兩種復合微動磨損的典型形貌對比 269
8.3.2 磨痕形貌及損傷的影響因素 270
8.3.3 微動磨損模式的轉變 275
8.4 扭轉復合微動條件下的局部疲勞與磨損行為 280
8.4.1 微動運行區域的影響 280
8.4.2 微動分量控制程度對疲勞裂紋行為的影響 286
8.5 兩類不同的局部隆起 289
8.5.1 兩類隆起的形貌特征 289
8.5.2 兩類隆起的影響因素 290
8.5.3 兩類隆起的硬度和化學成分分布特性 290
8.5.4 兩類隆起的形成機理 292
參考文獻 293
第9章 微動白層 295
9.1 摩擦學白層研究中的爭論 295
9.1.1 摩擦學白層的特征 296
9.1.2 白層的形成條件 298
9.1.3 白層的形成機制 299
9.1.4 白層對磨損過程的影響 301
9.2 摩擦學白層的*新研究進展 302
9.2.1 磨屑層與白層的區別 303
9.2.2 摩擦學白層的納米結構 303
9.2.3 摩擦學白層的化學成分 304
9.2.4 摩擦學白層的力學性能 305
9.2.5 輪軌摩擦學白層 308
9.3 微動白層的形成 313
9.3.1 切向微動磨損的白層 314
9.3.2 扭動微動磨損的白層 316
9.3.3 徑向微動磨損的白層 318
9.3.4 雙向復合微動磨損的白層 319
9.3.5 扭轉復合微動磨損的白層 320
9.3.6 微動白層的形成條件 323
9.4 微動白層的演變和對材料損傷過程的影響 324
參考文獻 327
第10章 微動磨損理論及其應用 333
10.1 微動磨損理論綜述 333
10.2 微動磨損的防護準則 344
10.2.1 消除滑移區和混合區 345
10.2.2 增加接觸表面強度 346
10.2.3 降低摩擦系數 346
10.2.4 材料的選用和匹配 347
10.3 抗微動磨損的表面工程設計方法及范例 348
10.3.1 表面工程設計方法 348
10.3.2 實際問題的分析方法 351
10.3.3 連桿與連桿蓋齒形配合面損傷機理分析(案例失效分析) 352
10.3.4 連桿齒形配合面表面工程設計 358
參考文獻 365
展開全部
微動磨損理論 節選
第1章 緒論 1.1 微動摩擦學概述 1.1.1 微動摩擦學的相關概念 微動(fretting)是指在機械振動、疲勞載荷、電磁振動、流致振動或熱循環等交變載荷作用下，接觸表面間發生的振幅極小的相對運動(位移幅值通常為微米量級)[1，2]，該接觸表面通常名義上是“靜止的”，即微動發生在“緊固”配合(也可能是間隙配合)的機械部件中。因此，微動摩擦學是研究微動的運行機理、損傷機制、測試、監控、預防和安全評估的一個學科分支，它是一門日益發展的新興交叉學科，涉及的學科廣泛，如機械學、材料學、力學、物理學、化學，甚至生物醫學、電工學等。 微動是一種不同于滑動和滾動的摩擦運動方式，其特點是具有高隱蔽性和危害性，主要表現如下。 (1)近似原位接觸，表面損傷區無法直接觀察或檢測； (2)損傷過程不伴隨明顯的摩擦熱，難以被及時探測或預測； (3)其損傷機制復雜，涉及黏著、磨粒、氧化和疲勞四種基本磨損機制； (4)與滾動和滑動不同，磨屑形成過程的氧化過程和產物不同。 雖然微動的相對運動幅度很小，但其造成的材料損傷是嚴重的，通常稱為微動損傷，表現為兩種基本形式[3-5]。 (1)微動導致的磨損：微動可以造成接觸面間的表面磨損(圖1-1(a))，產生材料損失和構件尺寸變化，引起構件咬合、松動、功率損失、振動噪聲增加或形成污染源。 (2)微動導致的疲勞：微動可以加速裂紋的萌生與擴展(圖1-1(b)和(c))，使構件的疲勞壽命大大縮短，微動疲勞極限甚至可低至材料常規疲勞極限的1/5～1/3。往往此損傷形式的危險性和危害性更大，甚至可造成一些災難性的事故。 實際上，許多設計、工藝和維修人員在實踐中都曾遇到各種微動損傷，由于其高隱蔽性，或者對其不夠了解和認識，可能出現一些誤判。在工程實際中，一般可通過如下4個步驟判斷是否發生了微動損傷。 (1)判斷是否有振動源或承受交變載荷，電磁作用、噪聲、冷熱循環和流致振動等外加作用也可產生振動而導致微動；而實際的工程問題中，外加載荷往往是多種形式的疊加。這是微動發生的內因。 圖1-1 微動導致的磨損與微動導致的疲勞之典型損傷形貌 (2)判斷損傷是否發生在名義上靜止的緊配合界面上，當然微動也可發生于間隙配合面間。 (3)判斷是否存在微動損傷的表面形貌。其相對滑動的痕跡可作為判斷的重要依據，一般可參照同一部件的其他部分，檢查局部的表面形貌和輪廓變化，如粗糙度、塑性變形、劃痕、表面和亞表面裂紋等。 (4)判斷磨屑的特征。普通的鐵銹成分為α-Fe3O4 H2O，具有層狀結構，較易分散，而鋼的微動磨屑為棕紅色α-Fe2O3(干態無潤滑時)，比普通鐵銹鮮艷得多，磨屑明顯不同于黑色的滑動磨損產物，這是由于磨屑難以排出微動接觸界面，磨屑反復碾碎而細化、氧化，磨屑中觀察不到金屬顆粒。對于鋁合金和鈦合金等有色金屬，磨屑往往呈黑色(而通常的氧化鋁為白色)。 1.1.2 微動摩擦學的分類 在微動摩擦學領域，習慣上將微動分為三類(圖1-2)[5]。 (1)微動磨損(fretting wear)：通常是指接觸表面的相對位移是由接觸副外界振動引起的微動，接觸副本身只承受局部接觸載荷，或承受固定的預應力，如圖1-2(a)所示。 (2)微動疲勞(fretting fatigue)：是指接觸表面的相對位移是由接觸副承受外界的交變疲勞應力引起的變形而產生的微動，如圖1-2(b)所示。 (3)微動腐蝕(fretting corrosion)：是指在電解質或其他腐蝕介質(如海水、酸雨、腐蝕性氣氛等)中發生的微動。微動過程都有腐蝕發生，但這時腐蝕作用占優勢，如圖1-2(c)所示。 圖1-2 微動磨損、微動疲勞和微動腐蝕示意圖 P-法向壓力；D-位移幅值；σ(t)-交變應力 需要指出的是，微動磨損、微動疲勞和微動腐蝕并不是三種損傷機制，而只是微動的三種類型，損傷機制只有兩種，即微動導致的表面磨損和疲勞。換一種說法，可描述為：微動損傷是微動磨損、微動疲勞和微動腐蝕造成的材料表面磨損和疲勞的統稱；而微動的分類是基于形成的原因給出的。 在國內對微動現象也曾使用過很多名詞，如“咬蝕”“震蝕”“磨蝕”“微振磨蝕”“微振磨損”等，這些稱呼與國際習慣不接軌，建議根據微動的工況條件和形成原因使用微動磨損、微動疲勞和微動腐蝕等名詞。 實際工程問題的微動現象往往是比較復雜的，從接觸副相對運動的關系來說，就存在十分復雜的運動形式。球/平面接觸是研究中*常采用的接觸模型，以此為例，按不同的相對運動方向，微動可分為四種基本運行模式[4，5](圖1-3)：①切向微動，或稱平移式微動；②徑向微動；③轉動微動；④扭動微動。后三類微動形式雖然在工業中也經常出現，但研究報道卻相對較少，大概不足10%。而綜合兩種或兩種以上的微動模式的研究，即復合模式的微動(簡稱復合微動)，因其問題復雜性大大增加，研究更是少見。 在核反應堆的微動損傷研究中，國外一些學者習慣將在徑向存在微幅沖擊的運動稱為沖擊微動(見2.4節)[6-8]，實際上這是一種微幅沖擊與切向微動復合的復雜微動，與之相對應，也有學者將切向微動稱為摩擦微動，但這不為大多數學者所接受。對于電接觸領域，因電磁振動導致的微動，國際上通常稱為電接觸微動(見2.8節)。 圖1-3 微動運行的四種基本模式示意圖 P-法向壓力；D-位移幅值；Ω-角度振幅 1.1.3 微動的運動狀態及其力學分析 1.微滑的產生 摩擦是兩接觸副相對運動時所發生的重要物理現象，一個物體置于平面上，其頂部施加法向壓力P后，在與界面平行的方向上施加切向力T，如圖1-4(a)所示，同時存在摩擦力Ff與之達到平衡。如圖1-4(b)所示，當施加的切向力從0線性地增加到Tmax時，此期間相對速度為0，物體仍處于靜止狀態，此現象為“靜摩擦”；一旦切向力超過Tmax，相對速度在很短的加速過程中沿接觸面從0增加到一個穩定的滑動速度。物體加速所需要的力超過了原來施加的切向力；此后，達到相對穩定的滑動速度，切向力降到常數值Tdyn，此現象稱為“動摩擦”。Coulomb的試驗證明了*大靜摩擦力在運動開始時與接觸面積無關，而與法向壓力成正比[9]，所以靜摩擦系數可以定義為 (1-1) 對給定的摩擦系統該比值是常數，因此摩擦黏著(sticking)的條件為：T＜μs P。在滑動條件下，摩擦力為常數，同樣可以定義動摩擦系數為 (1-2) 對于球/平面接觸，因接觸壓力是非均勻的，情形與上述平面/平面接觸有所不同。可以把球/平面接觸看成由一系列無限小的平面單元組成，而法向壓力的大小則由壓力分布確定，如圖1-5所示。如果假設切向力是常數，在接觸區外部，單元法向載荷小，已經處于滑動狀態，而內部單元法向載荷大，仍處于黏著狀態。因此，每個單元的摩擦力不同，有的單元處于靜摩擦，而有的單元處于動摩擦。摩擦力的總和與施加的切向力相平衡。這就是接觸中心黏著，而接觸邊緣發生微滑(micro-slip)的現象。因此，微滑產生的條件為：T＜μ P。 圖1-4 平面/平面接觸摩擦模型示意圖 圖1-5 球/平面接觸的摩擦力分布示意圖 在微動條件下，相對運動存在兩種情況：**種情況，接觸中心黏著而接觸邊緣存在微滑，習慣稱為部分滑移(partial slip)；第二種情況，兩接觸體各點之間均發生相對滑移，習慣上稱為完全滑移(gross slip)。因此，微動摩擦學就是研究接觸副處于部分滑移和完全滑移，以及兩者轉化或交替變化的摩擦行為的學科分支。 2.完全滑移 1)切應力分布 若施加在球上的法向壓力為P，根據Hertz(赫茲)理論，接觸區Hertz半徑a為[10] (1-3) (1-4) 式中，R是球的半徑；Ei和 是不同接觸材料的楊氏彈性模量和泊松比。 如果切向力達到極限摩擦力(T=μ P)，兩個接觸體將處于完全滑移狀態。此時，切向力T(t)可描述為振幅為2Tmax的交變循環載荷(圖1-6(a))，切向力從0增至Tmax，當達到Tmax時，接觸載荷沿x方向滑動 的位移；切向力從Tmax變到-Tmax，載荷被固定不動，一旦達到-Tmax，則接觸載荷沿x的反向滑動 的位移。根據Hertz理論，各階段切應力分布(圖1-6(b))由式(1-5)～式(1-7)給出[11]： (1-5) 式中，c是T的函數： (1-6) 式中，是接觸中心*大壓力： (1-7)
微動磨損理論 作者簡介
朱旻昊，西南交通大學首席教授，博導。國家杰出青年科學基金獲得者、“”特聘教授、國家“萬人計劃”科技創新領軍人才、國家“百千萬人才工程”入選者、全國很好博士論文獲得者、教育部創新團隊帶頭人。從事微動摩擦學研究二十余年，擔任靠前微動疲勞專題委員會（International Symposium on FrettingFatigue）的靠前執委。曾獲得國家自然科學獎二等獎；主持國家自然科學基金重大儀器專項、國家杰出青年科學基金、面上項目等縱向項目10余項；發表論文400余篇；獲國家發明20余項。
書友推薦
- >
月亮與六便士
- >
推拿
- >
伯納黛特,你要去哪(2021新版)
- >
新文學天穹兩巨星--魯迅與胡適/紅燭學術叢書(紅燭學術叢書)
- >
我與地壇
- >
人文閱讀與收藏·良友文學叢書:一天的工作
- >
小考拉的故事-套裝共3冊
- >
詩經-先民的歌唱
本類暢銷
