一、Computer simulation of rolling wear on bionic non-smooth convex surfaces（论文文献综述）
张子强[1]（2021）在《仿生滚边滚轮表面结构构建与耐磨性能分析》文中认为汽车作为人们日常生活中最重要的交通工具,其外型的美观主要取决于白车身覆盖件的成型质量,滚轮作为滚边机器人的末端执行部件,其耐磨性能对白车身覆盖件的成形质量起着至关重要的作用,但在实际应用过程中,滚轮与板子直接接触容易造成磨损,直接影响滚压成型质量。因此,本文利用仿生学的手段,对珍珠贝壳体表面三种不同部位的特征进行提取,将生物非光滑表面纹理和滚轮结构结合,以此来减少滚轮的磨损,从而提高滚轮在滚压过程中的耐磨性和使用寿命。本文将珍珠贝壳体的非光滑表面形貌应用到轿车轮罩滚压包边机器人的末端执行部件—滚轮的设计中,基于珍珠贝壳体非光滑表面优异的生物特性,设计性能更加优异的仿生滚轮结构,其与普通滚轮相比具有耐磨性能优异、使用寿命长的特点。从珍珠贝壳体体表的结构入手,通过三维超景深观测系统对珍珠贝壳体表面的微观形貌进行分析观察,设计仿生滚轮结构,通过有限元分析具有仿生非光滑表面条纹的滚轮在静态下的承载载荷能力和动态下的能量损耗状态,得到了基于珍珠贝壳体非光滑表面的仿生条纹滚轮在耐磨性、受力状态、能量损耗程度上均出色于普通滚轮的结论。首先,本文引用Archard磨损量计算模型,建立了磨损深度与动摩擦系数的数学模型,确定了滚轮磨损过程中的动摩擦系数与磨损量的关系;基于滚轮在滚动摩擦过程中的边界条件,构建能量损耗公式和摩擦力公式。其次,本文对珍珠贝体表的非光滑表面纹理进行宏观和微观分析,结合滚轮的实际参数,选择具有良好韧性和耐磨性的DC04钢为材料,以一定比例将珍珠贝壳体的非光滑表面纹理映射到滚轮结构表面,进而对滚轮样品进行制备。然后,通过ABAQUS软件对仿生滚轮进行同工况仿真分析,得到15组仿生滚轮在摩擦损耗过程中的能量变化情况,通过对比仿真分析结果得到,波纹形滚轮在滚压过程中通过摩擦产生的能量最少,能量的降低率为37.36%～76.22%;竖形条纹滚轮能量降低率为28.90%～72.83%,菱形条纹滚轮能量不仅没有降低,能量增加率为27.21%～98.71%;对15组滚轮进行磨损实验,通过实验数据得到竖形条纹、波纹形条纹和菱形条纹的滚轮的耐磨性能分别提升18.89%～32.78%、52.22%～65.56%和23.89%～38.89%;对15组滚轮磨损后的表面进行微观分析,对其磨损痕迹和磨损情况进行分析,得到波纹形条纹的滚轮耐磨性最优,竖形条纹的滚轮次之,菱形条纹的滚轮的耐磨性能最差。最后,通过实验的方法列出普通滚轮和仿生滚轮的磨损质量与磨损次数、摩擦损耗能量值与时间的关系曲线,进而对竖形、波纹形和菱形条纹滚轮进行耐磨性能对比实验,结果表明,在同样的边界条件下,5组深宽比未经过优化的波纹形条纹滚轮中,深宽比为0.86的波纹形条纹滚轮的耐磨性能最优异,磨损质量和磨损深度分别比普通滚轮降低1.18g和0.83mm,磨损质量和磨损深度同比普通滚轮分别降低65.56%和66.95%;从摩擦损失能量的角度的来看,波纹形条纹仿生滚轮在滚动过程中产生的能量最低,其次是竖形条纹滚轮,菱形条纹滚轮最高;基于波纹形条纹滚轮的优异性能,本文选择其深宽比为研究对象,对深宽比进行优化迭代并对优化后的仿生滚轮进行仿真分析,得到深宽比为0.6375的波纹形条纹滚轮为最佳滚轮结构,其承受最大主应力最小仅为247.2MPa,总应变值较小仅为6.94e-6,Z轴方向等值应变仅为4.83e-6,滚动摩擦过程产生的能量值最低为48687.6J,相比普通滚轮,其最大承受主应力降低171.5MPa,摩擦产生能量值降低77763.4J,总应变值比普通滚轮降低9.78e-4,比普通滚轮降低4.67e-4,分散了表面载荷分布,提高承载能力和结构稳定性,并且滚动摩擦产生的能量更小,热力学性能得到了明显提升。
高天禹[2]（2021）在《仿生织构对BW-250型泥浆泵活塞的性能影响研究》文中研究表明往复式泥浆泵广泛应用于能源钻探、工程建设和农业生产等领域。活塞是泥浆泵实现介质泵送的核心部件,也是泥浆泵最重要的易损件。当泥浆泵在石油钻井、地质勘探、泥浆输送和河道疏浚等工程中使用时,恶劣的工况条件会造成泥浆泵活塞缺乏润滑、摩擦磨损严重,也会使活塞-缸套摩擦副温度急剧升高,进而导致泥浆泵活塞过早失效、使用寿命骤降。泥浆泵活塞的摩擦磨损性能和使用寿命直接影响泥浆泵的稳定性、安全性和作业效率。频繁的活塞更换耗费大量的人力物力,停泵也会严重影响勘探开采工程、城市基础建设和农业生产活动等。因此,如何提高活塞-缸套摩擦副的摩擦磨损性能,降低其工作温度并延长活塞的使用寿命是泥浆泵亟待解决的问题。为了解决上述问题,本文首先基于蚯蚓和水蛭的体表结构,在BW-250型泥浆泵的标准活塞表面设计并加工了仿生圆柱坑织构阵列,以求达到减小活塞摩擦力、减轻活塞表面磨损、降低活塞-缸套摩擦副工作温度以及改善活塞表面润滑条件的目标。然后分别从仿生织构活塞的摩擦力、磨损量、润滑油膜和热成像等方面开展了相关研究。最后进行仿生织构活塞的有限元分析和现场试验,并对其加工工艺进行改进。本文的主要研究内容与获得的研究成果如下:1、仿生原型观察和仿生织构活塞制备:选取所处环境与泥浆泵活塞工况相似的蚯蚓和水蛭为仿生原型,综合使用体视显微镜和扫描电镜,分别对蚯蚓背孔和水蛭凹坑的形态结构以及分布特征进行观察。观察结果显示,蚯蚓背孔呈现出规则的排状分布特征,水蛭凹坑的分布特征为直线排式和三角阵列相结合。通过黏液分泌,两者的坑状结构均可以减小各自的摩擦阻力。本文受到蚯蚓和水蛭体表结构和分布特征的启发,在BW-250型泥浆泵的活塞橡胶皮碗表面上设计了仿生圆柱坑织构阵列。在不改变标准活塞原有结构尺寸的基础上,通过机械加工的方式制备仿生织构活塞。2、仿生织构活塞摩擦试验:基于BW-250型泥浆泵泵体内的活塞-缸套摩擦副,设计并搭建了活塞摩擦力试验台。根据试验设计方法制定了活塞的摩擦力试验方案,并完成了27组全面正交试验。摩擦力试验曲线表明,活塞的摩擦力在试验设备运行21 min后逐渐稳定,且活塞逆向行程的摩擦力相比于正向行程较大。摩擦力均值和减阻率的计算结果表明,无论逆向行程还是正向行程,仿生织构活塞的摩擦力均值都小于标准活塞,减阻率均在10%以上。逆向行程和正向行程的摩擦力均值都随着织构半径的增大先减后增,且在r=0.75 mm时最小;随着织构密度的增大而减小,且在α=10°时最小;随着织构深度的变化无显着规律;随着面积比的增大而减小。3、仿生织构活塞磨损、润滑和热成像试验:磨损试验结果表明,仿生织构活塞的磨损量均比标准活塞小,磨损性能最优的仿生织构活塞参数为:r=0.75 mm、α=10°且h=0.5mm。标准活塞表面存在明显的犁沟、撕裂、啃伤和三体磨损样貌,而仿生织构活塞可以补充润滑、储存磨粒、改善润滑条件、减轻磨损程度。热成像试验结果表明,试验设备运行40 min以后温度逐渐稳定,此时仿生织构活塞的平均温度值小于标准活塞。油膜观测试验结果表明,仿生织构活塞的油膜长度和油膜厚度均高于标准活塞。4、仿生织构活塞有限元分析:建立了活塞-缸套摩擦副模型,活塞的模拟分析结果表明,活塞形变和接触压力均呈环形分布,自上而下逐级递减。与标准活塞相比,仿生织构活塞的最大形变量均有减小;最大接触压力有增有减、变化不大。仿生织构活塞缓解了活塞形变和应力集中的现象。建立了润滑油流体域模型,润滑油的有限元分析结果表明,仿生圆柱坑织构可以截断流线,降低流速,改善界面润滑条件,降低活塞摩擦力。仿生织构活塞的油膜平均压强明显增大,油膜承载能力显着提高。5、仿生织构活塞现场试验与加工工艺改进:泥浆泵现场试验结果表明,仿生织构活塞的磨损率显着减小,缸套温度明显降低,在延长活塞使用寿命的同时还减轻了缸套磨损。本文改进了仿生织构活塞的加工工艺,设计并开发了仿生织构活塞模具。
崔有正[3]（2021）在《球头铣削仿生表面磨损与抗疲劳性能研究》文中研究说明零件的表面形貌对于诸如耐磨性、抗疲劳性及耐腐蚀性等使役性能有着重要影响。如汽车覆盖件模具表面的耐磨性、抗疲劳性直接决定了工件成形质量和模具使用寿命。自然界中某些生物体表的凹坑形非光滑形态具有较好的耐磨性能。采用激光加工等方法在零件表面制备出凹坑形仿生非光滑表面,是一种提高表面使役性能的有效方法。高速球头铣削可形成具有规则分布的凹坑状表面形貌,且相对于激光加工制备技术具有加工效率高、作业范围广、生产成本低的优点。因此,将仿生非光表面的相关理论与高速加工技术进行有效结合,对于提高零件的安全服役性能、延长使用寿命有着重要实际意义。本文以汽车覆盖件模具常用材料Cr12Mo V为研究对象,结合其服役环境和主要失效形式,以蜣螂体表凹坑形非光滑形貌为参考,在仿生表面高速铣削加工可行性分析基础上,对仿生表面的磨损特性与抗疲劳性能进行了探索。首先,以仿蜣螂体表四边形凹坑形貌为仿生设计原型,并对其体表凹坑非光滑表面形貌进行了提取与分析。从磨屑收集、存储与力矩效应,以及应力缓释、负压减阻、快速散热等方面,对工件仿生表面的减阻、耐磨机理进行分析;对工件表面仿生四边形凹坑形貌对疲劳裂纹扩展的阻滞作用也进行了分析。采用球头铣削加工实验,验证采用球头铣削制备仿生凹坑形表面的可行性,并对其相关指标进行了检测,满足仿生表面形貌参数的实际要求。其次,分析球头铣削加工表面进给残留和行距残留的形成机理,研究加工参数对表面残留形貌的影响规律。设计单因素铣削实验,验证表面形貌仿真模型的准确性和可靠性,论证相位差Δφ对表面形貌微单元凹坑形状的影响规律,验证球头铣削加工制备四边形和六边形凹坑表面形貌微单元方法的可行性。再次,通过采用数值模拟仿真与摩擦磨损试验相结合的研究方法,从稳定摩擦系数、磨屑收集,存储能力、应力分散和缓释及热交换效应等减磨机理方面优选出具有最佳减阻、耐磨性的仿生表面,得出工件表面仿蜣螂体表四边形凹坑形貌具有最佳的减阻和耐磨性,其摩擦系数相对于抛光试件的摩擦系数降低了23.6%。确定了不同切削参数对仿生表面形貌耐磨性的影响,获得了具备良好耐磨性切削参数组合方案。最后,分析高速球头铣削仿生凹坑形貌与抗疲劳性能之间的相关性及影响机制。基于Neuber模型构建球头铣削加工参数、表面形貌应力集中系数及疲劳寿命三者之间的数学模型,通过理论分析、模拟仿真及试验验证四边形仿生凹坑表面具有较好的抗疲劳性能。此外,从疲劳裂纹扩展的角度分析,得出仿生蜣螂体表四边形凹坑形貌对疲劳裂纹扩展具有一定的阻滞作用的结论。通过对仿生试件疲劳断口的观测,获得了相关疲劳断裂信息。
赵国平[4]（2020）在《材料、结构、形态耦元及其特征量对铝合金磨损性能的影响》文中研究说明近年来,随着钻采业不断地发展,钻探深度不断的增加,油气开采的环境越来越复杂,对钻杆的要求也越来越高。传统钢制钻杆由于其比重大且在酸性环境下易发生氢脆而失效等因素已不再是石油勘探中的最优选择。铝合金钻杆凭借其具有的密度低、比强度高、良好的耐腐蚀性等优点逐渐被研发和利用,但铝合金钻杆与钢制钻杆相比,其耐磨性较差,如果不做表面强化处理,铝合金钻杆仍难以得到广泛应用。因此,改善铝合金钻杆的抗磨损性能是解决铝合金钻杆得以应用的重要课题,在工程上也具有重大的应用价值。仿生学的出现,为人类提供了一把打开自然、学习自然的金钥匙,很多科学研究和工程技术问题都在仿生学中巧妙的找到了答案。通过对自然界具有良好耐磨性的生物的观察,发现其体表存在一些硬质单元结构,这些硬质单元和其体表的软相组织形成了“软硬相间”的非光滑表面,进一步研究发现,生物适应自然的优异性能并非单一因素决定的,往往是多个方面的因素耦合在一起发挥出非凡的耐受能力。受此启发,本课题组致力于研究利用激光耦合的方法,通过激光熔凝、激光表面合金化、激光熔覆等方式在材料表面制备出结构、形态、材料不同的单元体,通过单元体各个耦元及其特征量的变化耦合出材料的最佳性能,并成功的应用于改善材料的耐磨性、热疲劳性、机械性能等方面的性能。本研究在激光仿生耦合思想的启发下,采用激光熔凝、激光合金化、激光熔覆三种不同的处理方式在6082、7075两种铝合金表面加工出组织、性能、分布不同的单元体,通过磨损实验和有限元模拟分析,深入的研究了材料、结构、形态耦元及其特征量对铝合金磨损性能的影响规律。在单元体结构耦元对铝合金性能的影响中,以单元体结构变化作为主耦元,单元体形态和材料作为次耦元,采用不同的激光能量利用激光熔凝的处理方法分别在6082和7075铝合金表面加工出结构参数不同的单元体,通过对比不同激光能量下的单元体的组织结构、显微硬度、拉伸性能、磨损性能等方面的差异,最终确定了两种基体材料的最优激光参数并分析了两种材料磨损性能随激光能量的变化规律:两种铝合金材料的磨损性能均随着激光能量密度的逐渐增大表现出先增后减的趋势,但两种铝合金具有最优磨损性能的仿生试样所对应的激光加工能量不同,6082铝合金的最优激光能量为497.8J/cm2,7075铝合金的最优激光能量为420.1J/cm2。在形态耦元及其特征量对铝合金耐磨性的影响中,以单元体形态变化为主耦元,利用激光熔凝的处理方法分别以单元体形状、梯度、角度、密度等4个特征量在6082铝合金表面加工出不同形态的单元体,进一步探究了单元体形态耦元对6082铝合金磨损性能的影响规律,得出了每组实验中的最优试样的制备方案并结合有限元模拟分析了不同形态仿生试样的耐磨机理。具有不同形状的仿生试样的耐磨性规律为:点网复合型>网状>点条复合型>条状>点状;具有不同硬度梯度的仿生试样的耐磨性规律为:3梯度>4梯度>5梯度>2梯度>1梯度;具有不同单元体角度的仿生试样的耐磨性规律为:30°>45°>60°>90°>0°;具有不同单元体分布密度的仿生试样的耐磨性规律为:σ0.4>σ0.6>σ0.8>σ0.2>σ1.0（σ为密度分布系数）。在激光合金化、激光熔覆对铝合金耐磨性的研究中,主要以形成的单元体材料为主耦元,通过激光合金化Ni、激光熔覆Si C以及激光熔覆Ni+Si C复合涂层3个方面研究了激光合金化和激光熔覆工艺对熔覆层质量的影响规律。其结论为:E型试样（梯度排列）>D型试样（熔覆成分）>C型试样（熔覆Si C）>B型试样（合金化Ni）>A型试样（熔凝）>未处理试样。仿生试样的耐磨机理可以概括为:不同的激光处理方式和激光加工参数使得处理后的单元体硬度提高,进而单元体和基体之间形成了软硬相间的仿生表面,硬度较高的单元体起到了保护基体的作用,并改变了磨粒的运动方式,减少了试样与摩擦副之间的接触面接,破坏了磨损的连续性;较软的铝合金基体在硬质单元体的约束下,提高了服役过程中的工作弹性,吸收了部分摩擦过程中产生的能量,降低了摩擦分量。单元体和基体在彼此“刚性增强、柔性吸收”的仿生效应下使得整个材料的耐磨性发挥到最优。
邰警锋[5]（2020）在《仿生海豚非光滑表面减阻技术研究》文中研究指明如今,水下自主式航行器已经广泛运用于各个领域,其广泛的适用性可以为水下探测、科研考察、事故救援等领域带来极大的便利。仿生型水下机器人作为水下自助式航行器的一个分支,利用仿鱼类的运动方式,较好的改善了传统螺旋桨式航行器的低效率、高能耗、高扰动性的问题,是未来业界研究的重心。为了改善水下机器人的运动效率,减少其受到的阻力是设计的重点,针对水下机器人的减阻问题,本文从非光滑表面减阻的角度出发,利用仿真分析的工具进行了研究,对不同的减阻结构的减阻效果进行了对比分析。本文首先对目前壁面减阻的主要方法及研究现状进行了综述,并进一步阐述了本文主要研究内容即非光滑表面减阻技术,并对比了主流的几种方法的优缺点,结合水下机器人的运动特点和运动环境,确定了减阻结构研究的重心为肋状结构、随行波结构和凹坑鼓包结构。其次,分析了水下机器人在流场环境中受到的阻力,结合其航行时的特点构建了相关的数学模型,包括流体动力学中的控制方程及湍流模型,并确定了离散方法和求解方法。针对上述的几种减阻结构,采用Fluent软件进行了CFD仿真,结合仿生型水下机器人的游动特点,分别进行了仿真,分析仿真结果对比后发现凹坑结构较能满足需求。结合对比仿真分析结果,进行了进一步的仿真研究,得到了来流角度0-30°,速度1m/s-20m/s范围内的凹坑结构的减阻效果,并进行了进一步的凹坑结构的尺寸参数优化设计,优化设计后得到了最优减阻方案。为了结合仿真结果进行进一步的实验,设计制造了一种仿生海豚型水下机器人,并将带有凹坑表面减阻结构的仿生海豚与光滑表面的仿生海豚进行了水下对比实验,减阻效果良好,速度提升约5%。
赵保林[6]（2020）在《刮板输送机中部槽仿生耐磨结构优化与机理研究》文中进行了进一步梳理刮板输送机是煤矿综采装备的关键设备,是实现煤炭长距离输送不可或缺的装置。但刮板输送机在井下的运行工况非常复杂恶劣,中板不仅会被水溶液和带有酸性的气体腐蚀,而且还受到刮板、刮板链以及煤料的复合作用,因此中板受到严重磨损。磨损失效会引起刮板输送机故障,影响煤矿顺利运行,进而对经济会带来负面影响。为了提高中板的耐磨性,延长刮板输送机的使用寿命,本文将仿生耐磨技术应用于刮板输送机中板表面,为刮板输送机耐磨设计提供了新思路。本文选取了具有耐磨结构的生物作为仿生模本——蜣螂、扇贝及穿山甲鳞片。利用聚焦形貌恢复技术对蜣螂前胸背板进行了形貌复原,分析其微观结构,得到蜣螂的前胸背板分布着大量非均匀状态的凹坑,分析典型单个凹坑得到,凹坑呈现锥角式圆形口结构且凹坑深径比接近1。利用逆向造型技术对扇贝及穿山甲鳞片进行逆向造型,提取特征点云结构并构建数学模型,得到其结构符合三角函。三角函数的二分之一周期与振幅比值分别为3.5、3.9。依据耐磨几何结构分析结果,设计了凹坑型及条纹型中板。对凹坑中板在特定工况（煤散料粒度为6-8mm、载荷为20N、刮板链速为0.65m/s及试验时长为6600s）下进行单因素及响应面法优化试验,得到当深径比为1.41、凹坑直径为0.69mm、节距角为6.55°、径向距离为4.66mm时磨损量最小。建立了磨损量与深径比、直径、节距角和径向距离的二次多项式回归预测模型并进行了方差分析,得到各因素的影响显着性顺序为径向距离（L）>深径比（ρ）>直径（D）>节距角（A）。对最优结构的仿生中板进行重复试验验证并与光滑板做比较,发现仿生板磨损量的多项式预测误差为3.2%,且仿生板磨损比光滑板磨损量减少了12.6%。对条纹型中板在特定工况条件（煤散料模型粒度为6-8mm、载荷为20N、刮板链速为0.65m/s及每块中板仿真时长为0.18s）下进行单因素及响应面法仿真优化（中板制备及处理难度较大,因此选用仿真分析磨损）,得到当宽高比为4.94、条纹宽度为1.81mm、条纹节距为6.33mm时中板平均磨损深度最小。建立平均磨损深度与各因素的二次多项式回归预测模型并进行方差分析,得到各因素影响显着性顺序为条纹宽度（W）>条纹宽高比（R）>条纹节距（L）。以平均磨损深度为响应值对最优条纹中板与光滑中板重复仿真对比,得到条纹中板平均磨损深度较光滑板减少2.28×10-8mm。通过微观磨损形貌观察及EDEM-Recur Dyn耦合法分析最优结构仿生中板耐磨机理。观察比较凹坑中板与光滑板微观磨损形貌得到凹坑中板磨粒磨损及黏着磨损较轻,退出凹坑处伴有煤粒对中板的冲击坑,表明煤粒在凹坑处姿态发生了改变,煤粒由切削状态改为滚动状态。仿真最优凹坑中板与光滑板的磨粒磨损过程,由于凹坑可以打破煤粒的连续切削状态,因此上试样与凹坑型中板作用过程中,上试样受到合力（或阻力）最大值小于光滑板。分析观察凹坑中板离散元磨损云图得到磨损痕迹多表现为磨损断开,光滑中板磨损痕迹表明煤粒存在持续切削。仿真最优条纹中板与光滑板磨粒磨损过程揭示条纹中板耐磨机理,得到处于条纹中板表面的上试样运行平稳波动较小,且上试样最大阻力及颗粒对条纹中板的压力最大值均小于光滑板。光滑板表面连续磨痕分布较广,条纹中板表面磨痕主要集中在条纹内侧。
张磊[7]（2020）在《基于仿生学的铣削表面结构优选与性能分析》文中研究说明高速铣削加工技术在航空航天制造业和模具产业中得到广泛应用,铣削形貌表面状态会对工件的服役性能以及使用寿命造成重要影响。依据自然界某些生物体表具备减磨、抗阻和润滑等特性,参照生物体表的形貌参数,借助各种机械加工手段制备的功能表面在实际工程中得到了广泛的应用。本文对自然界存在的仿生非光滑体表进行了显微观测,重点研究不同排列方式的仿生非光滑单元体对工件磨损性能的影响,借助有限元分析技术获得最优耐磨形貌,通过等效连续冲压仿真对模具磨损的全过程变化规律进行了描述,所得结论对耐磨模具设计和实际工程应用具有重要的指导意义,主要工作如下:首先,基于仿生学对不同生物非光滑耐磨体表的案例进行研究与分析,综合凹坑形貌具备优良的耐磨性能与铣削形貌之间的关系,确定以蜣螂为研究对象;采用超景显微观测手段对蜣螂的体表形貌进行了探究,在铣削形貌成形机理的分析基础之上,将仿生非光滑单元体与铣削形貌进行有效的结合,提出了典型的仿生形貌。其次,依据蜣螂微观单元尺寸优选了不同铣削参数范围域并建立仿真模型,借助有限元分析手段,以磨损深度、温度、应变和应力为指标,对不同纹理角度形貌的耐磨性能进行研究,得出最佳耐磨纹理角度和最优形貌铣削参数。之后,参照实际工况对冲压力、冲压间隙和冲压行程进行了计算,确定了模具设计的关键尺寸,采用U形弯曲成形实验,对模具应力集中和磨损最大处的关键位置进行提取,借助超景深对模具磨损变化过程进行了观测,通过扫描电镜对模具服役前后微孔洞的变化进行了分析,阐明了模具磨损的内在原因与机理。最后,采用单次冲压仿真对冲压载荷进行了研究,依据凹模受力情况,将冲压模具磨损的关键部位进行了等效替代;分析不同磨损高度下负载面积的变化情况,将磨损过程有效划分成三个阶段,借助等效模型探讨不同磨损深度下模具磨损的变化规律,建立连续冲压全过程中冲压次数与磨损深度的映射关系模型,为高耐磨模具的设计与制备提供了理论依据。
傅祺[8]（2020）在《水液压马达关键摩擦副非光滑表面减阻降噪研究》文中指出为了适应日益提高的环保要求,以海、淡水为工作介质的水液压传动技术成为液压技术重要的发展方向。水液压马达作为水压传动中的重要执行元件,由于水的润滑性能差和气化压力高等理化特性,使得水液压马达更容易发生摩擦磨损和振动噪声。针对这一问题,本文将柱塞外壁面和配流体端面设计为非光滑表面,并做了如下研究。首先,根据摩擦学和动力学分析原理对水液压马达的摩擦磨损及振动噪声的产生机理进行分析。分析结果表明水液压马达的摩擦磨损和振动噪声主要发生在柱塞副和配流度这两大摩擦副之间,如何改善摩擦副间隙的润滑状态是实现减阻降噪的关键。然后,通过受力分析建立了柱塞副的受力模型,为分析柱塞副摩擦力的大小提供了理论依据。在柱塞壁面设计了圆柱凹坑非光滑表面,并根据柱塞的实际工况建立光滑表面和非光滑表面的柱塞副瞬态动力学分析模型。瞬态动力学模拟结果表明非光滑表面使得柱塞壁面摩擦应力分布更加均匀。接着,根据配流副制作了简化的摩擦副试样,并在配流体试样端面设计了三种不同凹坑类型（半球凹坑、三棱柱凹坑和椭球凹坑）的非光滑表面。将试样在海水润滑条件下进行了摩擦磨损实验。实验结果表明,表面凹坑可以捕捉摩擦产生磨粒,减少磨粒磨损和粘着磨损。不同凹坑类型对试样摩擦磨损影响不同,其中椭球凹坑的耐磨效果最佳。同时根据试样模型建立了瞬态动力学分析模型,模拟结果表明凹坑边缘附近会出现应力集中。最后,为进一步探究非光滑表面的减阻降噪机理,建立了充分润滑状态下摩擦副间隙的水膜模型,借助ANSYS对摩擦副间隙的流场、声场以及流固耦合问题进行数值模拟。模拟结果表明非光滑表面可以改善表面压力分布,提升水膜承载力和稳定性从而起到减阻降噪的效果。
耿子晔[9]（2020）在《战斗部表面仿生结构及聚脲润滑脂研制和试验研究》文中认为侵彻战斗部侵彻混凝土掩体时,战斗部表面与混凝土之间的摩擦阻力是影响侵彻深度的关键因素。传统方法多采用改变战斗部材料和侵彻外形的方式增加侵彻深度,基于自然界生物为适应生存环境进化出的生物体表特征发展起来的仿生减阻技术可在不改变战斗部原有材料和外形的基础上增强侵彻性能。研究旨在战斗部钢材（35Cr钢）表面加工出仿生凹坑并在其内部填充润滑脂,与混凝土摩擦时润滑脂被挤出而润滑摩擦面,降低接触表面的摩擦系数。从润滑脂填装和释放等方面考虑,在沟槽形、凹坑形、凸包形和鳞片形四种仿生非光滑结构中确定了凹坑形为弹体仿生结构类型。设计并加工了多个仿生凹坑非光滑表面结构样件,利用摩擦磨损试验机从分布方式、倾斜角度和凹坑直径三个方面对样件进行了混凝土摩擦性能研究。以摩擦系数为评价指标的实验结果表明:规则分布下倾斜角度为90°、直径为1.5mm的仿生凹坑非光滑表面结构样件与混凝土摩擦时具有最低的摩擦系数（0.325）,相比光滑表面样件降低了19.56%。鉴于传统聚脲润滑脂胶体稳定性、热安定性等不能满足课题使用要求以及主要原料之一的异氰酸酯由毒性较大引起的运输和储存成本较高的问题,利用二甲基硅油作基础油、低毒性的聚氨酯预聚体代替异氰酸酯单体、二硫化钼和氟化钙混合作为高温润滑填料制备聚脲润滑脂。通过单因素实验讨论了基础油用量、稠化剂原料用量比例、有机胺复配比例、填料用量、反应温度、最高炼制温度对聚脲润滑脂性能的影响,选择对润滑脂性能影响较大的四个因素开展了正交实验。正交实验结果与单因素实验结果基本吻合,结果表明:聚氨酯预聚体占比为43.10%、填料占比为10.34%时,聚脲润滑脂具有较好的热安定性（滴点299℃）、胶体稳定性（钢网分油3.22%）和较低的摩擦系数（0.127）。在设计出的仿生凹坑形非光滑表面结构内填装制备出的新型聚脲润滑脂,利用摩擦磨损试验机开展了润滑脂释放机理研究。发现沿摩擦方向挤进凹坑的混凝土碎屑堆积是润滑脂释放的主因,且转速2000r/min,温度400℃时,摩擦表面的摩擦系数最低（0.095）。设计了一种弹形样件,分别在其表面加工16个和28个仿生凹坑并将制备的聚脲润滑脂填装其中,与光滑表面弹形样件进行了挤进混凝土对照试验。相较于仿生凹坑表面,光滑表面样件挤进压力上升速度快;凹坑内部润滑脂被磨屑挤出后附着于样件表面;在挤进量为25mm时,28号样件比16号样件和光滑样件的挤进压力分别低了40%和80%。
王琛[10]（2019）在《仿蜣螂虫凹坑形镐形截齿结构研究及力学分析》文中提出截齿是用于煤炭生产中截割煤岩的一种截割刀具。井下的工作环境十分复杂,截齿在截割煤岩的过程中损耗较大。中国2017年的煤炭产量为35.23亿吨,其中每开采1万吨的煤炭,会消耗掉1000把左右的截齿,这其中近45%是由于齿体的磨损造成的。截齿的平均单价在100元左右,面对每年近百亿的经济损失,开展对截齿齿体耐磨性能的研究有着十分重要的意义。以仿生学理论中的非光滑耐磨结构作为研究基础,对比不同结构的耐磨机理,同时结合截齿的实际工况,选定蜣螂虫体表的凹坑耐磨结构作为研究对象。通过建立数学模型的方式,结合实际的尺寸参数,将凹坑耐磨结构应用到截齿齿体表面上,设计出新型的仿生耐磨截齿。通过正交试验的方法,使用摩擦磨损试验机对16组试件进行磨损试验。试验测得的数据结果表明,带有凹坑结构的试件其磨损量为光滑结构的24.3%61.17%。证明了凹坑结构能提高耐磨性能。并根据试验结果,选定了直径为1.5mm,中心距为3.5mm,深度为1.3mm的规则分布方式作为凹坑的尺寸参数。通过ABAQUS对试验所用的带凹坑结构的试件及仿生截齿进行有限元仿真分析。得出的结果表明,试件表面的凹坑结构使试件平均应力降低20%左右,同时可使其应力均匀分布在试件表面,并使应力的作用面积占比降低50%以上。证明凹坑结构能提高耐磨性能。所得仿真结果与试验相符,证明了用仿真分析耐磨性的可行性。对仿生截齿齿体与原有结构的截齿齿体进行热力耦合对比分析,仿生截齿的齿体表面受到的平均应力降低了37.7%,散热性能提高了近20%。从而证明仿生截齿通过降低应力以及热损耗的方式来实现其耐磨性能的提高。
二、Computer simulation of rolling wear on bionic non-smooth convex surfaces（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、Computer simulation of rolling wear on bionic non-smooth convex surfaces（论文提纲范文）
（1）仿生滚边滚轮表面结构构建与耐磨性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文选题来源 |
| 1.2 论文研究背景 |
| 1.3 论文研究意义 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 仿生非光滑表面国内研究现状 |
| 1.4.2 仿生非光滑表面国外研究现状 |
| 1.5 论文研究的主要内容 |
| 第2章 滚轮在滚动磨损过程中的建模分析 |
| 2.1 滚轮磨损过程 |
| 2.1.1 滚轮表面磨损的各种方式 |
| 2.2 基于Archard磨损公式的建模分析 |
| 2.3 磨损过程中的滚轮受力建模分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于珍珠贝结构的仿生映射和滚轮结构优化 |
| 3.1 滚轮仿生对象的选择-珍珠贝 |
| 3.1.1 生物体非光滑表面特征提取 |
| 3.2 仿生滚轮的参数设计 |
| 3.3 仿生滚轮试样件的制备 |
| 3.4 仿生滚轮有限元仿真分析 |
| 3.4.1 仿生滚轮静力学分析 |
| 3.4.2 仿生滚轮滚压过程的显示动力学分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 仿生滚轮结构的耐磨性能实验验证与应用 |
| 4.1 滚轮耐磨性能实验台的组成 |
| 4.1.1 滚轮耐磨性能实验台的结构组成 |
| 4.1.2 滚轮耐磨性能实验台的测量系统 |
| 4.2 仿生滚轮的实验分析 |
| 4.2.1 仿生滚轮实验数据的收集 |
| 4.2.2 板子的成型质量 |
| 4.2.3 仿生滚轮表面微观磨损机理分析 |
| 4.3 波纹形条纹仿生滚轮深宽比研究 |
| 4.3.1 波纹形条纹仿生滚轮深宽比的优化 |
| 4.3.2 波纹形条纹仿生滚轮深宽比的性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（2）仿生织构对BW-250型泥浆泵活塞的性能影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 仿生摩擦学研究进展 |
| 1.2.1 仿生减阻研究进展 |
| 1.2.2 仿生耐磨研究进展 |
| 1.2.3 仿生润滑研究进展 |
| 1.3 表面织构(纹理)研究进展 |
| 1.3.1 表面织构(纹理)的种类 |
| 1.3.2 表面织构加工方法 |
| 1.4 往复式泥浆泵概述 |
| 1.4.1 往复式泥浆泵的用途及分类 |
| 1.4.2 往复式泥浆泵的型号及特点 |
| 1.4.3 往复式泥浆泵的结构及参数 |
| 1.4.4 往复式泥浆泵的发展现状 |
| 1.5 泥浆泵活塞概述 |
| 1.5.1 泥浆泵活塞型号及尺寸 |
| 1.5.2 泥浆泵活塞各部分名称及作用 |
| 1.5.3 泥浆泵活塞结构 |
| 1.5.4 泥浆泵活塞材料和成型工艺 |
| 1.5.5 泥浆泵活塞研究现状 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 第2章 泥浆泵工作原理及活塞表面织构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 泥浆泵工作原理 |
| 2.3 泥浆泵工况对活塞的影响 |
| 2.3.1 输送介质 |
| 2.3.2 泵压泵速 |
| 2.3.3 摩擦热 |
| 2.4 活塞表面织构设计 |
| 2.4.1 仿生原型 |
| 2.4.2 活塞表面织构设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 仿生织构活塞摩擦试验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验部分 |
| 3.2.1 摩擦力试验台 |
| 3.2.2 摩擦力试验方法 |
| 3.2.3 摩擦力试验方案 |
| 3.3 试验结果与讨论 |
| 3.3.1 摩擦力试验结果 |
| 3.3.2 r、α和 h对活塞逆向摩擦力均值F_-的影响规律 |
| 3.3.3 r、α和 h对活塞正向摩擦力均值F_+的影响规律 |
| 3.3.4 面积比对摩擦力均值的影响规律 |
| 3.3.5 活塞-缸套摩擦副模型及摩擦磨损机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 仿生织构活塞磨损、热成像和润滑试验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 活塞磨损试验 |
| 4.2.1 磨损试验方案和方法 |
| 4.2.2 磨损试验结果及分析 |
| 4.2.3 活塞表面磨损样貌观测 |
| 4.3 热成像试验结果与讨论 |
| 4.3.1 热成像设备简介 |
| 4.3.2 热成像试验结果及分析 |
| 4.4 润滑油膜试验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 仿生织构活塞有限元分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 有限元分析预处理 |
| 5.2.1 有限元分析方法及软件简介 |
| 5.2.2 活塞-缸套摩擦副建模 |
| 5.2.3 边界条件及载荷设置 |
| 5.3 模拟结果 |
| 5.3.1 形变模拟结果及分析讨论 |
| 5.3.2 等效应力模拟结果及分析讨论 |
| 5.3.3 接触压力模拟结果及分析讨论 |
| 5.3.4 润滑油膜模拟结果及分析讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 仿生织构活塞现场试验与加工工艺研发 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 现场试验设备及方法 |
| 6.3 现场试验结果与讨论 |
| 6.3.1 磨损试验结果 |
| 6.3.2 热成像试验结果 |
| 6.3.3 寿命试验结果 |
| 6.4 仿生织构活塞加工工艺研发 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 主要工作与结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）球头铣削仿生表面磨损与抗疲劳性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 仿生非光滑表面研究现状 |
| 1.3 高速球头铣削加工表面形貌研究现状 |
| 1.4 模具钢加工表面摩擦磨损特性研究现状 |
| 1.5 模具钢加工表面形貌对抗疲劳特性研究现状 |
| 1.6 目前相关研究存在的主要问题 |
| 1.7 课题来源和论文主要研究内容 |
| 1.7.1 课题来源 |
| 1.7.2 论文主要研究内容 |
| 第2章 仿生凹坑形非光滑表面设计、分析与制备 |
| 2.1 仿生设计原型的选取与分析 |
| 2.1.1 仿生设计原型的选取 |
| 2.1.2 仿生设计原型体表形貌的提取与分析 |
| 2.2 仿生凹坑形表面耐磨机理分析 |
| 2.2.1 磨屑收集、存储能力与力矩效应 |
| 2.2.2 应力分散与应力缓释效应 |
| 2.2.3 负压减阻效应 |
| 2.2.4 快速散热效应 |
| 2.3 仿生凹坑形表面抗疲劳机理分析 |
| 2.4 仿生试件的制备 |
| 2.4.1 仿生凹坑形铣削形貌的形成过程分析 |
| 2.4.2 试验材料准备 |
| 2.4.3 仿生试件制备检测结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 球头铣削加工表面形貌仿真与实验研究 |
| 3.1 球头铣削加工表面形貌的形成机理 |
| 3.2 球头铣刀铣削过程中的切削刃建模 |
| 3.3 球头铣刀铣削加工表面形貌仿真方法 |
| 3.3.1 球头铣刀切削刃的离散化 |
| 3.3.2 工件模型的离散化 |
| 3.3.3 时间步长的离散化 |
| 3.3.4 球头铣刀铣削加工表面形貌仿真分析流程 |
| 3.4 表面形貌仿真及实验验证 |
| 3.4.1 表面形貌评定参数方法 |
| 3.4.2 相位角对表面形貌的影响 |
| 3.4.3 行距对表面形貌仿真的影响 |
| 3.4.4 每齿进给量对表面形貌仿真的影响 |
| 3.4.5 切削深度对表面形貌仿真的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 球头铣削仿生表面摩擦磨损特性研究 |
| 4.1 块-块干滑动摩擦磨损试验的总体规划 |
| 4.1.1 块-块往复式摩擦磨损试验基本参数配置 |
| 4.1.2 不同仿生非光滑表面摩擦磨损试验方案的确定 |
| 4.2 Archard摩擦磨损模型 |
| 4.3 仿生形貌模型摩擦磨损仿真前处理 |
| 4.3.1 几何模型的建立 |
| 4.3.2 材料选择与边界条件的定义 |
| 4.4 不同仿生表面形貌摩擦磨损数值模拟分析 |
| 4.4.1 磨损深度分析 |
| 4.4.2 摩擦温度分析 |
| 4.4.3 应变分析 |
| 4.5 不同仿生表面形貌摩擦磨损试验分析 |
| 4.5.1 摩擦系数分析 |
| 4.5.2 磨损率分析 |
| 4.5.3 磨损形貌分析 |
| 4.6 不同切削参数对仿生表面磨损性能的影响 |
| 4.6.1 行距进给对耐磨性能的影响 |
| 4.6.2 每齿进给量对耐磨性能的影响 |
| 4.6.3 切削深度对耐磨性能的影响 |
| 4.7 不同切削参数对仿生表面耐磨性影响的试验分析 |
| 4.7.1 行距进给对耐磨性能的影响 |
| 4.7.2 每齿进给量对耐磨性能的影响 |
| 4.7.3 切削深度对耐磨性能的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 球头铣削仿生表面抗疲劳性能研究 |
| 5.1 仿生表面形貌与加工表面抗疲劳性能的相关性分析 |
| 5.2 仿生表面形貌微观应力集中现象及疲劳裂纹扩展理论 |
| 5.2.1 仿生表面形貌微观应力集中与疲劳寿命相关性分析 |
| 5.2.2 疲劳裂纹扩展理论模型 |
| 5.3 仿生表面形貌抗疲劳性能试验方法及条件 |
| 5.3.1 疲劳试验准备及过程 |
| 5.3.2 试件疲劳断口处理及观测 |
| 5.4 不同仿生表面形貌疲劳特性仿真与试验分析 |
| 5.4.1 疲劳寿命仿真分析前处理 |
| 5.4.2 不同仿生疲劳试件疲劳寿命仿真与试验分析 |
| 5.4.3 不同仿生疲劳试件疲劳损伤仿真分析 |
| 5.5 切削参数对四边形仿生表面疲劳特性的仿真与试验分析 |
| 5.5.1 不同行距进给对仿生疲劳试件疲劳寿命的影响 |
| 5.5.2 不同每齿进给量对仿生疲劳试件疲劳寿命的影响 |
| 5.5.3 不同切削深度对仿生疲劳试件疲劳寿命的影响 |
| 5.6 不同仿生表面疲劳裂纹扩展分析 |
| 5.6.1 不同仿生表面疲劳裂纹扩展仿真分析 |
| 5.6.2 不同仿生表面疲劳裂纹扩展特征参数对比分析 |
| 5.6.3 疲劳断口分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
| 致谢 |
（4）材料、结构、形态耦元及其特征量对铝合金磨损性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究课题的目的及意义 |
| 1.2 铝合金钻杆的发展概述 |
| 1.2.1 国内外铝合金钻杆研究现状 |
| 1.2.2 铝合金钻杆的特点 |
| 1.2.3 铝合金钻杆的磨损 |
| 1.2.4 铝合金钻杆表面强化的方法 |
| 1.3 仿生耦合理论及应用 |
| 1.3.1 仿生学概述 |
| 1.3.2 仿生耦合理论 |
| 1.3.3 激光仿生耦合技术 |
| 1.3.4 激光仿生耦合技术与材料的耐磨性 |
| 1.4 本研究主要内容及创新点 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 基体材料 |
| 2.2 仿生耦合试样设计方案 |
| 2.3 仿生耦合试样的制备 |
| 2.3.1 仿生试样的预处理 |
| 2.3.2 激光仿生加工系统 |
| 2.3.3 激光表面合金化试样制备 |
| 2.3.4 激光熔覆试样制备 |
| 2.4 磨损实验 |
| 2.5 拉伸实验 |
| 2.6 实验结果分析与检测 |
| 2.6.1 仿生单元体截面形貌分析 |
| 2.6.2 物相分析 |
| 2.6.3 仿生单元体维氏硬度测量 |
| 2.6.4 磨损试样表面三维形貌观察 |
| 2.6.5 Abaqus有限元分析 |
| 第3章 激光加工参数对铝合金磨损性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 仿生耦合试样设计与制备 |
| 3.3 显微组织分析 |
| 3.3.1 单元体的截面形貌与结构参数 |
| 3.3.2 单元体的微观组织 |
| 3.4 物相分析 |
| 3.5 硬度分析 |
| 3.6 仿生耦合试样拉伸性能 |
| 3.6.1 仿生耦合试样的拉伸实验结果 |
| 3.6.2 仿生耦合试样断口形貌分析 |
| 3.7 仿生耦合试样磨损实验 |
| 3.8 磨损形貌分析 |
| 3.9 仿生耦合试样耐磨机理分析 |
| 3.10 本章小结 |
| 第4章 形态耦元及特征量对铝合金耐磨性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同仿生单元体形态对6082铝合金耐磨性能的影响 |
| 4.2.1 不同单元体形态仿生试样设计与制备 |
| 4.2.2 不同单元体形态仿生试样的耐磨性能 |
| 4.2.3 不同单元体形态仿生试样的磨损形貌 |
| 4.2.4 不同单元体形态仿生试样的有限元模拟 |
| 4.2.5 不同单元体形态仿生试样耐磨机理分析 |
| 4.3 不同单元体硬度梯度分布对6082铝合金耐磨性影响 |
| 4.3.1 不同单元体硬度梯度仿生试样设计与制备 |
| 4.3.2 不同单元体硬度梯度仿生试样硬度分析 |
| 4.3.3 不同单元体硬度梯度仿生试样磨损结果 |
| 4.3.4 最优单元体硬度梯度试样磨损形貌 |
| 4.3.5 不同单元体硬度梯度仿生试样有限元模拟 |
| 4.3.6 不同单元体硬度梯度仿生试样的耐磨机理分析 |
| 4.4 不同仿生单元体角度对6082铝合金耐磨性的影响 |
| 4.4.1 不同单元体角度仿生试样的设计与制备 |
| 4.4.2 不同单元体角度仿生试样的磨损结果 |
| 4.4.3 不同单元体角度仿生试样的磨损形貌分析 |
| 4.4.4 不同单元体角度仿生试样的有限元模拟 |
| 4.4.5 不同单元体角度仿生试样的耐磨机理分析 |
| 4.5 不同单元体分布密度对6082铝合金磨损性能的影响 |
| 4.5.1 不同单元体分布密度仿生试样形态设计 |
| 4.5.2 不同单元体分布密度仿生试样磨损结果 |
| 4.5.3 最优单元体分布密度仿生试样磨损形貌 |
| 4.5.4 不同单元体分布密度仿生试样有限元模拟 |
| 4.5.5 不同单元体分布密度仿生试样耐磨机理分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 激光合金化与激光熔覆对铝合金磨损性能的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 激光合金化Ni对7075铝合金耐磨性能影响 |
| 5.2.1 仿生耦合试样的设计与制备 |
| 5.2.2 合金化仿生单元体宏观结构分析 |
| 5.2.3 合金化仿生单元体微观组织结构分析 |
| 5.2.4 合金化仿生单元体显微硬度分析 |
| 5.2.5 不同激光能量密度合金化仿生试样磨损结果 |
| 5.2.6 最优合金化试样磨损形貌 |
| 5.2.7 合金化仿生试样的耐磨机理分析 |
| 5.3 激光熔覆SiC对7075铝合金耐磨性的影响 |
| 5.3.1 不同预涂层厚度仿生试样制备 |
| 5.3.2 不同预涂层厚度单元体微观结构 |
| 5.3.3 不同预涂层厚度单元体微观组织和物相分析 |
| 5.3.4 不同预涂层厚度单元体显微硬度 |
| 5.3.5 不同预涂层厚度的仿生单元体磨损结果 |
| 5.3.6 最优预涂层厚度试样的磨损形貌 |
| 5.3.7 不同预涂层厚度仿生试样的耐磨机理分析 |
| 5.4 激光熔覆SiC+Ni复合涂层对7075铝合金耐磨性的影响 |
| 5.4.1 仿生试样设计与制备 |
| 5.4.2 单元体截面形貌观察 |
| 5.4.3 显微组织及物相分析 |
| 5.4.4 显微硬度测量 |
| 5.4.5 磨损试验结果 |
| 5.4.6 最优熔覆复合涂层比例试样的磨损形貌 |
| 5.4.7 耐磨机理分析 |
| 5.5 激光熔凝、合金化Ni、熔覆SiC单元体排列对7075铝合金耐磨性的影响 |
| 5.5.1 仿生试样设计与制备 |
| 5.5.2 仿生试样的硬度分析 |
| 5.5.3 仿生试样磨损实验结果 |
| 5.5.4 仿生试样耐磨机理分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间获取的学术成果 |
| 致谢 |
（5）仿生海豚非光滑表面减阻技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.2 壁面减阻的主要方法 |
| 1.3 非光滑表面减阻技术 |
| 1.3.1 肋状结构减阻技术 |
| 1.3.2 随行波结构减阻技术 |
| 1.3.3 凹坑鼓包结构减阻技术 |
| 1.4 主要研究手段 |
| 1.5 本课题主要研究内容 |
| 第2章 阻力分析及流场数学模型 |
| 2.1 摩擦阻力分析 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.3 本章小节 |
| 第3章 非光滑结构对比仿真分析 |
| 3.1 仿真环境及相关参数 |
| 3.1.1 参数定义 |
| 3.1.2 网格划分 |
| 3.1.3 求解前处理 |
| 3.1.4 求解后处理 |
| 3.1.5 网格无关性验证 |
| 3.2 肋状结构 |
| 3.2.1 仿真模型 |
| 3.2.2 仿真结果 |
| 3.2.3 流场分析 |
| 3.3 随行波结构 |
| 3.3.1 仿真模型 |
| 3.3.2 仿真结果 |
| 3.3.3 流场分析 |
| 3.4 凹坑结构 |
| 3.4.1 仿真模型 |
| 3.4.2 仿真结果 |
| 3.4.3 流场分析 |
| 3.5 结论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 优化设计 |
| 4.1 来流速度及方向对减阻效果的影响 |
| 4.1.1 仿真模型几何特征参数 |
| 4.1.2 数值计算模型及条件设置 |
| 4.1.3 计算网格 |
| 4.1.4 计算结果 |
| 4.1.5 速度分析 |
| 4.1.6 湍动能分析 |
| 4.1.7 来流方向分析 |
| 4.2 参数优化设计 |
| 4.2.1 仿真模型 |
| 4.2.2 优化设计 |
| 4.3 本章小节 |
| 第5章 水下对照实验 |
| 5.1 实验平台结构设计 |
| 5.2 实验设计 |
| 5.3 水下实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 指导教师对研究生学位论文的学术评语 |
| 学位论文答辩委员会决议书 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（6）刮板输送机中部槽仿生耐磨结构优化与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 刮板输送机中板耐磨技术 |
| 1.3.2 仿生学及仿生耐磨技术 |
| 1.3.3 仿生耐磨机理 |
| 1.4 主要研究内容及技术路线 |
| 1.5 小结 |
| 第二章 基础理论及仿真耦合模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 中部槽磨损机理 |
| 2.3 离散元法基本理论 |
| 2.3.1 Hertz-Mindlin无滑动接触模型 |
| 2.3.2 颗粒简化模型 |
| 2.3.3 磨损模型 |
| 2.4 响应面法试验设计理论 |
| 2.5 磨粒磨损试验机仿真耦合模型 |
| 2.5.1 磨粒磨损试验机三维模型及可行性分析 |
| 2.5.2 EDEM与 Recur Dyn仿真耦合模型建立 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 耐磨生物体表几何结构特征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 生物几何结构表面及仿生模本选择 |
| 3.3 凹坑型生物非光滑几何结构表面 |
| 3.3.1 蜣螂背板非光滑单元特征提取 |
| 3.3.2 非光滑单元形貌恢复及分析 |
| 3.4 条纹型生物几何结构表面 |
| 3.4.1 扇贝表面条纹结构特征提取 |
| 3.4.2 条纹结构数学模型建立 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 凹坑型非光滑表面耐磨结构优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验条件及方法 |
| 4.3 仿生中板设计及制备 |
| 4.4 优化试验设计 |
| 4.4.1 单因素优化试验设计 |
| 4.4.2 响应面法优化试验设计 |
| 4.5 试验结果及分析 |
| 4.5.1 单因素试验结果及分析 |
| 4.5.2 响应面法试验结果及分析 |
| 4.6 最优结构仿生中板验证及对比试验 |
| 4.6.1 最优结构仿生中板试验验证 |
| 4.6.2 最优结构仿生中板与光滑板试验对比 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 条纹型表面耐磨结构优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 特定仿真工况选择及参数设置 |
| 5.3 仿生中板设计及建模 |
| 5.4 仿真优化设计 |
| 5.4.1 单因素优化仿真设计 |
| 5.4.2 响应面法优化仿真设计 |
| 5.5 仿真结果及分析 |
| 5.5.1 单因素仿真结果及分析 |
| 5.5.2 响应面法仿真结果及分析 |
| 5.6 最优结构仿生中板与光滑板磨损对比 |
| 5.7 小结 |
| 第六章 仿生中板耐磨机理 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 凹坑型中板耐磨机理研究 |
| 6.2.1 凹坑型仿生中板与光滑板表面磨损形貌对比分析 |
| 6.2.2 凹坑型中板EDEM-Recurdyn耦合仿真耐磨机理研究 |
| 6.3 条纹型中板耐磨机理研究 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）基于仿生学的铣削表面结构优选与性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 仿生非光滑理论研究现状 |
| 1.2.2 表面磨损研究现状 |
| 1.2.3 表面完整性研究现状 |
| 1.2.4 铣削加工技术研究现状 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 论文研究的主要内容 |
| 第2章 磨损理论与铣削形貌成形分析 |
| 2.1 磨损理论 |
| 2.1.1 磨损定义 |
| 2.1.2 磨损分类 |
| 2.2 典型耐磨生物体结构的提取与分析 |
| 2.2.1 典型耐磨体表结构特性提取 |
| 2.2.2 凹坑形仿生非光滑表面尺寸分析 |
| 2.2.3 凹坑形仿生非光滑耐磨理论 |
| 2.3 凹坑形仿生非光滑铣削形貌成形过程 |
| 2.3.1 铣削形貌成形过程 |
| 2.3.2 纹理角度定义 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 纹理角度与铣削参数特性分析 |
| 3.1 仿真前处理 |
| 3.1.1 几何模型建立及导入 |
| 3.1.2 边界条件设定 |
| 3.2 纹理角度对耐磨性能分析 |
| 3.2.1 磨损深度分析 |
| 3.2.2 温度分析 |
| 3.2.3 应变分析 |
| 3.2.4 应力分析 |
| 3.3 铣削参数对磨损性能分析 |
| 3.3.1 建模 |
| 3.3.2 形貌参数对磨损深度的影响 |
| 3.3.3 形貌参数对温度影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 U形弯曲成形试验 |
| 4.1 模具材料及关键尺寸确定 |
| 4.1.1 模具材料选用 |
| 4.1.2 模具关键尺寸确定 |
| 4.2 铣削及冲压实验 |
| 4.2.1 铣削实验 |
| 4.2.2 冲压实验 |
| 4.3 服役前后形貌对比 |
| 4.3.1 形貌检测 |
| 4.3.2 形貌分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 不同磨损高度下冲压次数与磨损深度探究 |
| 5.1 单次冲压仿真 |
| 5.1.1 形貌检测分析 |
| 5.1.2 单次冲压载荷分析 |
| 5.2 连续冲压等效仿真 |
| 5.2.1 等效模型分析 |
| 5.2.2 等效模型建立 |
| 5.2.3 冲压次数与磨损深度分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果 |
| 致谢 |
（8）水液压马达关键摩擦副非光滑表面减阻降噪研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 课题国内外研究现状 |
| 1.2.1 水液压马达国内外研究现状 |
| 1.2.2 非光滑表面减阻降噪国外研究现状 |
| 1.3 课题来源及主要工作内容 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 主要工作内容 |
| 第2章 水液压马达摩擦磨损及振动噪声分析 |
| 2.1 水液压马达结构特征与固有特性分析 |
| 2.1.1 水液压马达工作原理 |
| 2.1.2 水液压马达转矩脉动分析 |
| 2.2 水液压马达摩擦磨损分析 |
| 2.3 水液压马达振动噪声分析 |
| 2.3.1 水液压马达振动噪声源分析 |
| 2.3.2 水液压马达振动噪声传递路径分析 |
| 2.3.3 柱塞副环形间隙刚度和阻尼的确定 |
| 2.3.4 配流副配流间隙刚度和阻尼的确定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 水液压马达柱塞副受力分析及瞬态动力学模拟 |
| 3.1 柱塞副结构特征及非光滑表面设计 |
| 3.2 柱塞副受力分析 |
| 3.3 柱塞副瞬态动力学模拟 |
| 3.3.1 瞬态动力学分析数学模型 |
| 3.3.2 柱塞副瞬态动力学分析模型及设置 |
| 3.3.3 柱塞副瞬态动力学模拟结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 水液压马达配流副摩擦磨损实验及瞬态动力学模拟 |
| 4.1 配流副结构特征及非光滑表面设计 |
| 4.2 配流副摩擦磨损实验 |
| 4.2.1 实验试样及其制备 |
| 4.2.2 实验设备概述 |
| 4.2.3 实验方法与步骤 |
| 4.2.4 实验结果与讨论 |
| 4.3 配流副瞬态动力学模拟 |
| 4.3.1 配流副瞬态动力学分析模型及设置 |
| 4.3.2 配流副瞬态动力学模拟结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 摩擦副间隙流场及其流动噪声分析 |
| 5.1 摩擦副间隙流场分析 |
| 5.1.1 摩擦副间隙流场模拟几何模型 |
| 5.1.2 摩擦副间隙流场模拟模型及设置 |
| 5.1.3 摩擦副间隙流场模拟结果与分析 |
| 5.2 摩擦副间隙流动噪声分析 |
| 5.2.1 流动噪声分析概述 |
| 5.2.2 摩擦副间隙流动噪声模拟结果与分析 |
| 5.3 摩擦副间隙流固耦合分析 |
| 5.3.1 单向流固耦合模拟模型及设置 |
| 5.3.2 单向流固耦合模拟结果与分析 |
| 5.3.3 双向流固耦合模拟模型及设置 |
| 5.3.4 双向流固耦合模拟结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）战斗部表面仿生结构及聚脲润滑脂研制和试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 仿生减阻技术研究现状 |
| 1.2.1 仿生非光滑减阻技术 |
| 1.2.2 战斗部表面仿生结构研究现状 |
| 1.2.3 仿生凹坑结构减阻 |
| 1.3 润滑脂国内外研究现状 |
| 1.3.1 润滑脂研究现状 |
| 1.3.2 聚脲润滑脂 |
| 1.3.3 聚脲润滑脂的毒性问题 |
| 1.4 课题主要研究内容 |
| 第2章 弹钢表面仿生结构及摩擦性能 |
| 2.1 材料和相关设备 |
| 2.1.1 材料 |
| 2.1.2 摩擦磨损试验机 |
| 2.2 仿生结构的设计 |
| 2.2.1 设计步骤 |
| 2.2.2 凹坑直径对摩擦性能的影响 |
| 2.2.3 凹坑倾斜角度对摩擦性能的影响 |
| 2.2.4 凹坑分布方式对摩擦性能的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 填装仿生结构内聚脲润滑脂的制备 |
| 3.1 药品及仪器 |
| 3.2 润滑脂的制备 |
| 3.2.1 基础配方的设计 |
| 3.2.2 制备聚脲稠化剂的原理 |
| 3.2.3 制备聚脲润滑脂工艺及步骤 |
| 3.2.4 注意事项 |
| 3.3 工艺过程分析 |
| 3.3.1 分散稠化剂原料 |
| 3.3.2 反应阶段 |
| 3.3.3 填料的研磨 |
| 3.3.4 炼制阶段 |
| 3.3.5 搅拌冷却 |
| 3.3.6 冷却后研磨 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 填装仿生结构内聚脲润滑脂性能检测与分析 |
| 4.1 聚脲润滑脂性能测试方法及原理 |
| 4.1.1 润滑脂滴点测定法 |
| 4.1.2 润滑脂钢网分油测定方法 |
| 4.1.3 润滑脂锥入度测定方法 |
| 4.1.4 润滑脂摩擦系数测试方法 |
| 4.1.5 润滑脂腐蚀性测试方法 |
| 4.2 单因素实验 |
| 4.2.1 二甲基硅油用量对润滑脂性能的影响 |
| 4.2.2 稠化剂原料用量比例对润滑脂性能的影响 |
| 4.2.3 有机胺复配比例对润滑脂性能的影响 |
| 4.2.4 反应温度对润滑脂性能的影响 |
| 4.2.5 最高炼制温度对润滑脂性能的影响 |
| 4.2.6 填料用量对润滑脂性能的影响 |
| 4.3 正交实验 |
| 4.3.1 正交实验表设计 |
| 4.3.2 正交实验结果与讨论 |
| 4.3.3 聚脲润滑脂的优化配方 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 混合润滑条件下弹钢表面摩擦性能试验研究 |
| 5.1 润滑脂填装 |
| 5.2 摩擦试验 |
| 5.2.1 混合润滑条件下的摩擦试验 |
| 5.2.2 温度对混合润滑条件下弹钢表面摩擦性能的影响 |
| 5.2.3 转速对混合润滑条件下弹钢表面摩擦性能的影响 |
| 5.3 混凝土挤进试验 |
| 5.3.1 样件及设备 |
| 5.3.2 试验结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）仿蜣螂虫凹坑形镐形截齿结构研究及力学分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关研究现状 |
| 1.2.1 截齿研究现状 |
| 1.2.2 基于仿生学的结构耐磨性研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 截齿截割煤岩及磨损机理分析 |
| 2.1 截割原理 |
| 2.1.1 密实核理论 |
| 2.1.2 拉应力破坏模型 |
| 2.1.3 剪切破坏模型 |
| 2.2 截齿的干涉 |
| 2.3 截齿磨损理论分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 仿生截齿表面结构设计 |
| 3.1 仿生学概述 |
| 3.2 非光滑表面理论 |
| 3.2.1 棱形结构 |
| 3.2.2 鳞片形结构 |
| 3.2.3 凹坑形结构 |
| 3.3 结构仿生理论基础 |
| 3.4 凹坑结构选定 |
| 3.5 凹坑结构数学模型 |
| 3.6 仿生凹坑结构耐磨机理 |
| 3.7 带凹坑结构截齿设计 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 带凹坑结构试件耐磨性试验 |
| 4.1 试验方案 |
| 4.1.1 试验影响因素 |
| 4.1.2 试验水平参数 |
| 4.1.3 试验方案确定 |
| 4.2 试验设备 |
| 4.3 试样制备 |
| 4.4 试验结果与分析 |
| 4.4.1 整体数据处理和分析 |
| 4.4.2 摩擦力、摩擦系数对耐磨性的影响 |
| 4.5 试件凹坑结构耐磨机理分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 带凹坑截齿有限元仿真分析 |
| 5.1 ABAQUS软件介绍 |
| 5.2 圆柱试件磨损仿真与试验对比分析 |
| 5.2.1 有限元分析前处理 |
| 5.2.2 试件结果处理及分析 |
| 5.3 仿生截齿齿体耐磨性分析 |
| 5.3.1 建立截齿齿体仿真模型 |
| 5.3.2 截齿齿体应力分析 |
| 5.3.3 截齿齿体温度分析 |
| 5.3.4 局部位置对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文 |
四、Computer simulation of rolling wear on bionic non-smooth convex surfaces（论文参考文献）
- [1]仿生滚边滚轮表面结构构建与耐磨性能分析[D]. 张子强. 长春工业大学, 2021(08)
- [2]仿生织构对BW-250型泥浆泵活塞的性能影响研究[D]. 高天禹. 吉林大学, 2021
- [3]球头铣削仿生表面磨损与抗疲劳性能研究[D]. 崔有正. 哈尔滨理工大学, 2021(01)
- [4]材料、结构、形态耦元及其特征量对铝合金磨损性能的影响[D]. 赵国平. 吉林大学, 2020
- [5]仿生海豚非光滑表面减阻技术研究[D]. 邰警锋. 深圳大学, 2020(10)
- [6]刮板输送机中部槽仿生耐磨结构优化与机理研究[D]. 赵保林. 太原理工大学, 2020
- [7]基于仿生学的铣削表面结构优选与性能分析[D]. 张磊. 哈尔滨理工大学, 2020(02)
- [8]水液压马达关键摩擦副非光滑表面减阻降噪研究[D]. 傅祺. 杭州电子科技大学, 2020
- [9]战斗部表面仿生结构及聚脲润滑脂研制和试验研究[D]. 耿子晔. 沈阳理工大学, 2020(08)
- [10]仿蜣螂虫凹坑形镐形截齿结构研究及力学分析[D]. 王琛. 沈阳航空航天大学, 2019(02)