李万钟
- 作品数：12 被引量：68H指数：5
- 供职机构：西北工业大学机电学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金更多>>
- 相关领域：机械工程金属学及工艺理学交通运输工程更多>>
- 基于圆筒模型的热障涂层安定分析被引量：4
- 2015年
- 热载荷作用下,由于热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)各层材料的热不匹配以及材料参数的温度相关等因素,会使热障涂层界面区域存在复杂的应力应变场,影响系统安定性,并导致涂层开裂和剥落.将热障涂层外凸和内凹微观界面结构简化为多层圆筒模型,借助经典机动安定定理,利用特雷斯卡(Tresca)屈服准则和增量破坏准则处理对时间的积分问题,避免了常规安定性分析的数学规划问题,建立了热障涂层安定极限分析方法,将材料屈服强度随温度变化关系简化为双线性关系,利用补偿变换的方法简化求解过程,对典型热障涂层安定性进行了研究.结果表明,利用基于圆筒的安定极限分析方法,能够方便求解安定极限,便于工程应用;热障涂层安定极限值明显高于弹性设计值,且界面外凸区域安定极限高于内凹区域极限值,结构首先在内凹处失效;圆筒模型基体曲率和涂层厚度越大,结构安定极限越高,分析结果与试验结果一致;所建立的热障涂层安定分析方法,对进一步研究考虑蠕变因素影响的热障涂层安定性具有重要意义.
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- 关键词：热障涂层
- 粗糙表面弹塑性加卸载多级接触模型被引量：3
- 2015年
- 真实工程表面在微观尺度上都是粗糙的,它们之间的接触实际上是表面微凸体的接触,粗糙表面间的接触行为对接触部件的真实承载能力、摩擦磨损等性能都有重要影响,研究工程表面间的真实接触行为是摩擦学研究的主要内容之一。采用最小均方误差法得到表面轮廓抛物线拟合曲线,在最大限度近似原始表面轮廓的同时,该方法能够更好地适用于微凸体弹塑性接触加卸载模型。通过单个微凸体上的支承载荷将总体级别模型和微凸体级别模型相联系,建立粗糙表面多级接触加卸载模型。以柱面与平面接触为算例,将接触区域视为与圆柱母线平行的离散线条集合,得到微凸体法向变形量和粗糙表面真实接触面积,该模型可用于分析粗糙表面弹塑性加卸载的真实接触行为。
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- 关键词：线接触加卸载弹塑性
- 热生长下热障涂层残余应力及失效分析被引量：6
- 2016年
- 针对典型热障涂层结构以界面开裂和涂层剥落为主要失效模式,考虑界面凹凸微观形貌特征,借助材料转换的方法实现氧化生长,利用粘弹塑性有限元法,研究了氧化层热生长和蠕变等因素对热障涂层残余应力的影响,并从应力应变循环演化的角度对热障涂层系统中微裂纹的萌生位置进行了预测。结果表明,随着氧化层厚度的增大,垂直于界面方向的残余应力迅速增大;材料蠕变对热障涂层系统应力释放作用显著;从残余应力和应变演化的角度进行评价,结构中的微裂纹会率先出现在粘接层凸峰以及陶瓷层/氧化层/黏结层界面的中间位置,仿真分析结果与试验结果一致。
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- 关键词：热障涂层蠕变应力
- 尺度相关的分形粗糙表面弹塑性接触力学模型被引量：20
- 2016年
- 依据分形理论,研究了粗糙表面间的真实接触状况,建立了粗糙表面间的分形接触模型。考虑微凸体的等级,确定了弹性临界等级、第一弹塑性临界等级和第二弹塑性临界等级的表达式,研究了粗糙表面中单个微凸体的弹性、弹塑性及完全塑性变形的存在条件,推导出各个等级微凸体的临界接触面积的解析式。在此基础上应用微凸体的面积分布密度函数,获得了接触表面上接触载荷与真实接触面积之间的关系。计算结果表明:单个微凸体的临界接触面积是和微凸体的尺度相关,随着微凸体等级的增大而减小;微凸体的变形顺序为弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形,与传统的接触模型一致;在整个粗糙表面接触过程中,粗糙表面变形过程与单个微凸体的变形过程一致;最大微凸体所处的等级范围不同,粗糙表面所表现的力学性能也不相同。
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- 关键词：微凸体弹塑性接触
- 热障涂层循环热生长稳定性
- 2015年
- 循环热载荷下热障涂层(TBCs)界面氧化生长的本质是陶瓷层(TC)/黏接层(BC)界面间相转变引起的界面结构和材料组织演化,同时,由于各层材料的热不匹配等因素,直接影响着涂层界面的应力场和稳定性,而该应力场和稳定性的演化是研究航空热障涂层层裂和剥落失效的关键因素。考虑氧化层增厚对应力应变场的影响,利用材料转换的方法实现氧化生长,并运用氧化扩散及弹塑性蠕变和安定理论,建立了TBCs循环热生长结构稳定性评价方法,基于试验所得氧化层生长规律,通过半圆形涂层界面模型循环氧化分析,探究了循环热生长对热障涂层应力及稳定性的影响。结果表明,从应力应变演化规律判断,TBCs局部稳定性随氧化生长而减弱,从结构应变能进行评价,随着循环氧化的进行,TBCs表现出不稳定性。
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- 关键词：蠕变能量耗散残余应力稳定性应变能热障涂层
- 硬态切削工件表面白层厚度预测方法被引量：11
- 2015年
- 硬态切削过程中产生了高的机械载荷和热载荷,工件表面易产生白层组织,研究硬态切削工件表面白层的形成机理并对白层厚度进行建模预测,对于改善硬态切削加工技术具有指导意义。以探究白层形成机理为研究目标,综合运用弹塑性力学、热力学和材料相变理论,建立热力耦合的硬态切削模型,模拟了硬态切削过程中的温度场和应力场,分析了工件表面白层形成的组织转变过程,以热力影响下的材料相变温度作为白层形成的判据,建立了白层厚度的预测方法,并以轴承钢GCr15为研究对象,预测了不同切削参数下白层的厚度,对预测结果加以对比验证。研究结果表明:对于硬态切削工件表面白层的形成,基于相变理论的白层厚度预测方法是可行的。
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- 关键词：硬态切削白层热力耦合温度场应力场
- 纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能被引量：5
- 2018年
- 基于稳态滑动摩擦系统模型,采用球-盘摩擦副定量分析研究法向载荷、滑动速度、初始表面纹理和摩擦副材料对稳态摩擦因数的影响,得到稳态摩擦因数在不同工况下的变化规律。结果表明:滑动摩擦的稳态摩擦因数与磨损率正相关,周向纹理表面的稳态摩擦因数最大,无纹理表面的稳态摩擦因数次之,径向纹理表面的稳态摩擦因数最小;无论何种初始表面形貌,随着转速的增加,稳态摩擦因数先减小后增大,随着法向载荷的增大,稳态摩擦因数呈增长趋势;较深较宽的表面纹理具有更大的稳态摩擦因数和更大的瞬时波动;稳态摩擦因数也与摩擦副材料的选取有关。
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- 滑动摩擦结合面磨合过程中的形貌演化
- 磨合是滑动摩擦结合面在服役过程中必须经过的重要磨损过程，其实质是一个摩擦副从机械加工的原始状态经动态磨损而达到稳定的低磨损阶段的过程，该过程是一个涉及表面几何特征、材料及介质的物理化学特性等多因素的动力学过程，对稳定磨损...
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- 关键词：粗糙度
- 硬态切削表面残余应力分析研究被引量：9
- 2015年
- 以轴承钢GCr15为研究对象,根据热-弹塑性有限元理论,建立了热力耦合的二维正交硬态切削模型。根据硬态切削的特点,在硬态切削有限元模型中设置了未预先设置分离线的点面接触并选择了Johnson-Cook材料本构模型,通过有限元分析计算,得到了不同切削参数和刀具几何参数条件下已加工表面残余应力的模拟结果。对结果进行比较分析得出,最大压残余应力出现在工件表面,沿着深度的增加工件内部的残余应力由残余压应力转化为残余拉应力,并逐渐趋向于零。这对于控制和提高硬态切削工件表面质量具有重要的理论指导意义。
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- 关键词：硬态切削热力耦合温度场残余应力有限元
- 滑动摩擦结合面磨合磨损表征方法与影响因素被引量：11
- 2017年
- 定量分析研究磨合磨损的表征方法与影响因素对于获得低磨损率的稳定持续工作状态、保证摩擦副工作性能和使用寿命都具有重要意义。基于质量磨损量,构建了滑动摩擦磨合磨损的表征方法,得到一种新的磨合磨损相关参数计算模型。采用球-盘摩擦副,得到磨削抛光表面、周向纹理表面与径向纹理表面3种表面形貌的样件在不同工况下的质量磨损量,分析了法向载荷、滑动速度和初始表面状态3种因素对摩擦副结合面磨合磨损的影响,推出磨合磨损阶段的质量磨损率和磨损系数随时间的变化规律。结果表明:载荷和转速均与初始质量磨损率正相关;在磨合磨损初期,周向纹理表面的质量磨损量和质量磨损率较高;在整个磨合磨损过程中,磨削抛光表面的磨损系数较为稳定,径向纹理表面的磨损率最低,而钢球对磨件的磨损量却最大,在低速或低载时体现的尤为明显。
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- 关键词：磨损率表面形貌
