微動磨損理論：微動理論與實踐

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(guān)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(tài)及其力學分析 4
1.2 微動磨損理論的發(fā)展 16
1.2.1 微動磨損的發(fā)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(diào)節(jié)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?zāi)M 25
1.3.1 微動磨損試驗裝置的發(fā)展現(xiàn)狀 25
1.3.2 微動驅(qū)動方式的對比 28
1.3.3 微動磨損試驗系統(tǒng)的發(fā)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(yè)領(lǐng)域的典型微動損傷現(xiàn)象 36
2.1 各種可拆分式聯(lián)接 37
2.1.1 螺紋聯(lián)接 37
2.1.2 鉚接 41
2.1.3 銷聯(lián)接 42
2.1.4 卡扣聯(lián)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(fā)生器傳熱管 53
2.4.2 控制棒驅(qū)動機構(gòu) 55
2.4.3 接觸網(wǎng)定位鉤/鉤環(huán)結(jié)構(gòu) 56
2.5 回轉(zhuǎn)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(guān)節(jié) 61
2.6 彈性支撐機構(gòu) 62
2.6.1 燃料組件的彈性支撐 62
2.6.2 扣件系統(tǒng) 63
2.7 柔性機構(gòu) 64
2.7.1 鋼纜 64
2.7.2 電纜 66
2.7.3 接觸網(wǎng)柔性機構(gòu) 68
2.7.4 海底復(fù)合管纜 70
2.8 電接觸部件 71
2.9 運輸過程中防護不當?shù)牧悴考?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(qū)域的定義 86
3.2.3 微動區(qū)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(yīng)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(yīng)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(guān)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(xiàn) 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(chǎn)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(huán)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(xiàn) 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(xiàn)及相關(guān)參數(shù) 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(qū)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(yīng)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(zhuǎn)動微動磨損 186
6.1 轉(zhuǎn)動微動磨損的實現(xiàn)及試驗裝置 186
6.2 轉(zhuǎn)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(shù)時變曲線 191
6.2.4 摩擦耗散能的變化 193
6.3 轉(zhuǎn)動微動磨損的損傷機理 195
6.3.1 試驗參數(shù)對轉(zhuǎn)動微動磨損的影響 195
6.3.2 接觸方式對轉(zhuǎn)動微動磨損的影響 201
6.3.3 材料性質(zhì)對轉(zhuǎn)動微動磨損的影響 212
參考文獻 220
第7章 雙向復(fù)合微動磨損 221
7.1 雙向復(fù)合微動磨損的實現(xiàn) 221
7.1.1 雙向復(fù)合微動磨損的試驗裝置 222
7.1.2 雙向復(fù)合微動試驗 225
7.2 雙向 復(fù)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(fù)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(jié) 247
7.4 雙向復(fù)合微動磨損的損傷機理 248
7.4.1 微動模式轉(zhuǎn)變 248
7.4.2 位移協(xié)調(diào)機制和物理模型 250
7.4.3 從切向微動到復(fù)合微動，再到徑向微動 253
參考文獻 254
第8章 扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動磨損 255
8.1 扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動磨損的實現(xiàn) 255
8.1.1 扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動的試驗裝置 255
8.1.2 試驗過程中動態(tài)力學特性獲取及其復(fù)合過程分析 257
8.2 扭轉(zhuǎn)復(fù)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(shù)時變曲線 265
8.2.4 摩擦耗散能的變化 266
8.3 扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動磨損的損傷機理 269
8.3.1 兩種復(fù)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(zhuǎn)變 275
8.4 扭轉(zhuǎn)復(fù)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(qū)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(qū)別 303
9.2.2 摩擦學白層的納米結(jié)構(gòu) 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(fù)合微動磨損的白層 319
9.3.5 扭轉(zhuǎn)復(fù)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(yīng)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(qū)和混合區(qū) 345
10.2.2 增加接觸表面強度 346
10.2.3 降低摩擦系數(shù) 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(shè)計方法及范例 348
10.3.1 表面工程設(shè)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(shè)計 358
參考文獻 365