界面接触参数的表面织构效应机理与实验方法研究

摘要

机械往往由许多的零部件构成,各种零部件之间通过不同的方式匹配连接,从而产生了很多的“机械结合面”。而机械结合面的动力学性能很大程度上影响着整个机械系统的振动水平。接触刚度和接触阻尼是表征机械结合面动力学性能的两个重要参数,故对于它们的研究一直是相关学者关注的方向。
　　表面织构技术,即在物体表面加工有规律的沟槽或者凹坑,使物体表面的物理性质改变。表面织构技术在改善表面摩擦磨损、改变表面润湿性能、影响流体阻力、以及燃料电池中均有应用,是目前国际上研究的热点之一,并且有研究表明表面织构可能对表面接触参数产生影响。
　　本文首先对前人在接触刚度和阻尼的实验测量、理论建模以及织构方面的工作进行了概述,就国内外的研究现状进行了介绍。并由此引出本文的研究目的:用实验的方法来探讨织构对接触刚度和阻尼的影响。
　　其次,本文研究了织构动力学效应实验平台的设计,并且就仪器的选用和实验装置的原理进行了介绍。然后本文对实验进行了详细的设计,包括对实验样品的设计及加工,对实验仪器的标定等。在此基础上,在不同实验条件下,对具有不同织构设计的样品进行了法向接触参数的实验测量,并且对实验数据进行了处理和分析,得出了法向载荷、润滑剂、织构尺寸等参数对接触刚度和接触阻尼的影响方式。
　　接着本文考虑了切向接触界面的情况,由此对实验装置进行了相关的改进设计,对切向织构样品进行设计和加工,在不同条件下进行了带织构界面的切向接触参数的实验测量,得出了切向载荷和润滑等实验条件对切向接触界面的刚度和阻尼产生的影响方式。从而通过系统的实验研究实现了在法向和切向两种情况下探讨表面织构可能对接触刚度和接触阻尼会产生的影响。
　　本文的研究方法和研究结果对于接触刚度和阻尼的测试方法,织构的存在对接触界面动力学参数产生的影响,以及减少机械结合面的振动,优化结合面的动力学参数,提高系统的使用性能具有一定的参考意义。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.3 本文的研究工作

第二章 界面接触参数实验测量方法研究及实验装置设计

2.1 引言

2.2实验内容及目的

2.3 本文所用实验方法介绍

2.4 实验装置的设计

2.5 本章小结

第三章 界面接触参数织构效应的实验研究方案设计

3.1 引言

3.2 法向实验方案设计

3.3 切向实验方案设计

3.4 实验装置及设备的标定

3.5 本章小结

第四章 表面织构对法向接触参数的影响

4.1 引言

4.2 加速度信号的频谱分析

4.3 织构尺寸对刚度变化的影响

4.4 润滑对刚度的影响

4.5 织构及润滑对阻尼的影响

4.6 本章小结

第五章 表面织构对切向接触参数的影响

5.1 引言

5.2 织构对刚度的影响

5.3 润滑对刚度的影响

5.4 织构对阻尼的影响

5.5 润滑对阻尼的影响

5.6 本章后续工作展望

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 全文展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文