曹文翰
- 作品数：6 被引量：27H指数：4
- 供职机构：兰州理工大学机电工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金甘肃省自然科学基金兰州市科技局资助项目更多>>
- 相关领域：一般工业技术化学工程机械工程更多>>
- 环块组合动密封件热——应力耦合分析及性能研究
- 2018年
- 应用超弹性理论及传热学原理,利用有限元法对环块组合密封件热—应力耦合场进行模拟,分析了其在往复运动中的动密封性能,研究了介质压力及与预压缩率对其密封性能的影响.结果表明:密封件在外冲程中接触应力及Von Mesis应力较高;摩擦生热主要促使密封面温度提高;内外冲程中最大接触压力在不同介质压力及预压缩率影响下变化趋势一致,而最大Von Mises变化趋势则不同;密封面最高温升在介质压力及预压缩率影响下变化明显.
- 师洋曹文翰
- 关键词：有限元法
- 纳米SiC与PI填充改性PTFE复合材料的摩擦磨损性能被引量：11
- 2017年
- 以纳米碳化硅(Nano-SiC)和聚酰亚胺(PI)为填料,经过机械共混、冷压成型和烧结等工艺制备Nano-SiC与PI共同填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。利用MRH-3型环-块摩擦实验机研究不同实验条件下复合材料的摩擦磨损性能并记录磨损表面温度变化。通过扫描电镜观察试样磨损表面和转移膜形貌,分析其磨损机理。结果表明:纳米粒子含量、载荷和速度的变化会引起磨损表面温度发生变化,影响复合材料的摩擦磨损特性,复合材料磨损表面形貌和转移膜形貌也随之改变;随着纳米粒子含量增加,摩擦温升更快进入平稳阶段,有利于降低复合材料的磨损率;载荷由100N增加至400N,速度由1m/s增加至4m/s时,复合材料的摩擦磨损特性大幅下降,磨损表面形貌和转移膜形貌有显著变化,重载和高速条件下复合材料的磨损率高;环境温度在室温到135℃变化时复合材料的摩擦性能变化不明显。
- 米翔龚俊曹文翰王宏刚任俊芳
- 关键词：纳米碳化硅摩擦磨损性能转移膜
- 纳米ZrO2和聚醚醚酮填充聚四氟乙烯的摩擦学性能基于环-块摩擦模型的演变过程被引量：3
- 2019年
- 用不同体积分数的纳米ZrO2和聚醚醚酮(PEEK)颗粒填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。使用环-块摩擦磨损试验机测试PTFE复合材料在滑动速度为2 m/s、载荷为200 N的试验条件下的摩擦学性能。获取不同阶段摩擦学性能的数据,计算出在整个试验过程中样品的瞬时磨损率。利用扫描电镜观察不同试验阶段对偶钢环表面形貌的变化图像并进行分析。利用仿真模拟软件(ABAQUS)对摩擦过程中PTFE复合材料的接触应力变化进行分析。结果表明,纳米ZrO2和PEEK颗粒可以协同改善PTFE复合材料的摩擦学性能。特别是添加8%的纳米ZrO2和20%的PEEK能使PTFE复合材料同时获得最佳的耐磨性(1.29×10-6 mm3/Nm)和较低的摩擦系数。在摩擦试验的后期PTFE复合材料的瞬时磨损率突然急剧上升。根据瞬时磨损率、磨损表面、转移膜形貌和磨屑形态特征的变化规律,将整个磨损过程分为3个阶段(低磨损阶段、过渡磨损阶段和严重磨损阶段)。
- 祁渊龚俊曹文翰杨东亚王宏刚高贵
- 关键词：聚四氟乙烯纳米氧化锆聚醚醚酮摩擦学性能
- 纳米Al_2O_3/聚苯硫醚改性聚四氟乙烯复合材料摩擦特性被引量：7
- 2017年
- 使用MRH-3型环-块摩擦磨损试验机在不同实验条件下对纳米氧化铝(Nano-Al_2O_3)与聚苯硫醚(PPS)共混改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的摩擦磨损状况进行了测试并在线测量了摩擦表层瞬时温度。采用扫描电镜对磨损表面形貌和转移膜形貌进行了观察与分析。结果表明,复合材料摩擦磨损特性与纳米粒子含量及摩擦表层温度有关;3%(体积分数)Nano-Al_2O_3/PPS/PTFE复合材料的耐磨性最佳;摩擦过程中表层瞬时温度呈现3个阶段:线性升温、温度缓慢变化和稳定阶段,且升温幅度随Nano-Al_2O_3含量的增加而增大;当载荷和速度分别超过200 N和2 m/s时,复合材料磨损率与摩擦表层温度均大幅上升,但摩擦热平衡所需时间却大幅缩短,此时摩擦表面形貌与转移膜形貌均发生明显变化;当环境温度在25~140℃变化时复合材料摩擦性能变化不显著。
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- 关键词：纳米氧化铝聚苯硫醚聚四氟乙烯转移膜
- 纳米碳化锆改性填充聚四氟乙烯-聚苯硫醚复合材料摩擦磨损性能被引量：7
- 2018年
- 采用冷压成型烧结工艺法,制备纳米碳化锆(Nano-ZrC)与聚苯硫醚(PPS)填充改性聚四氟乙烯(PTFE)基复合材料。采用邵氏硬度仪、万能材料试验机、扫描电镜分别表征了复合材料的显微结构及力学特性;使用MRH-3型环-块摩擦磨损试验机测试了复合材料在不同实验条件下的摩擦学性能,并通过非接触3D轮廓仪及X射线光电子能谱仪对磨损表面及转移膜进行了检测分析。结果表明:随着纳米碳化锆含量的增加,复合材料硬度上升,拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度下降;纳米碳化锆使得复合材料耐磨性得到显著提升,且其体积分数为5%时复合材料摩擦学性能最佳;纳米碳化锆增强了转移膜的物理粘附能力,并促进其化学吸附作用;当载荷提升至300 N,摩擦速度提升至3 m/s时,复合材料摩擦磨损性能大幅降低,转移膜形貌发生明显变化;环境温度(25~140℃)对复合材料摩擦磨损性能影响不明显。
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- 关键词：聚苯硫醚聚四氟乙烯转移膜
- 盖封密封磨损-热-应力耦合模拟与优化设计被引量：4
- 2019年
- 在无油润滑工况下,密封面磨损是导致密封件性能降低及寿命丧失的关键因素.结合有限元技术,基于修正的Archard磨损模型,建立盖封(CL)密封过程中密封件和活塞杆间的磨损-热-应力耦合数值模拟方法,分析磨损过程中密封件性能与寿命的变化规律及介质压力对密封特性的影响;基于所建立的仿真模型,采用正交试验设计法,以密封件密封面上最大接触压力降幅最小及密封件寿命最长作为优化目标,对CL密封中C形密封圈关键结构参数进行优化设计,得到最优组合方案;利用斯特林发动机活塞杆密封性能试验平台对数值模拟方法进行验证,并对磨损后CL密封接触面磨损状况进行测量,检测结果与仿真模拟结果较为一致,优化后密封件密封性能及使用寿命得到了提高.
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- 关键词：有限元法应力磨损结构优化
