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《机械科学研究总院》 2006年
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基于数字化技术的UHMWPE材料摩擦学特性研究

秦襄培  
【摘要】:以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为代表的热塑性工程塑料在生物医学、微电子机械、海洋工程等高新科技领域以及粮食加工、纺织机械、化工机械等行业中发挥着越来越重要的作用,成为极具应用前景的新型摩擦学材料。但是,在实际使用过程中,UHMWPE等热塑性工程塑料的摩擦学性能还存在一些难以克服的不足,最具代表性的问题是对摩擦温升很敏感,其材料强度,变形与蠕变性能都受到温度的影响。尽管如此,在某些工况条件下,由于系统对这些材料除了摩擦学性能以外的其它性能的特殊要求,使得它们目前还具有不可替代性,因此,热塑性塑料的摩擦学问题已经成为具有重大科学意义的基础研究课题。 受到国家自然科学基金项目(50175041)的资助,本文主要开展了以下几个方面的研究工作: (1) 首先对研究背景和意义进行了论述,明确了解决问题的基本途径。 (2) 基于宏观地表和微观真实表面之间的内在相似性,将规范的三维表面描述模型DEM方法引入摩擦学,实现了DEM方法对物体真实表面形貌的规范描述,为微观真实粗糙表面几何形貌描述提供了一种新的手段。根据科学计算可视化原理,从二维数字化图像识别技术入手,开发了由二维高度图像获得到三维表面的高度数据的计算程序,解决了三维模型高度数据获取的问题,并经过对AFM,Taylor Hobson等实测表面的重构验证,确定了该方法的实用性和准确性。 (3) 针对一般接触模型仿真计算中使用参数比较简单,不适用UHMWPE等热塑性塑料摩擦接触研究的问题,专门测定了常温和变温条件下UHMWPE真实变形规律——真实应力应变曲线和温度对强度影响曲线,并将其应用到基于真实压缩变形规律柱状接触模型的建模,使得模型更准确地反映了UHMWPE材料摩擦接触过程中的压缩变形和摩擦热影响规律,更具有实用价值。提出了柱状模型的接触计算方法和计算流程,并编制了相应的计算软件SimConW,用于UHMWPE表面的动态承载能力和摩擦功率分布的量化评价,为UHMWPE材料表面形貌和表面织构的摩擦学评价奠定了基础。 (4) 研制了用于评价摩擦热对UHMWPE的摩擦学性能影响的准绝热试验装置。应用元胞自动机对摩擦表面温度分布随时间的变化情况进行了模拟计算,寻找影响摩擦温
【学位授予单位】:机械科学研究总院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TQ325.12

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 刘会霞;袁春俭;司辉;王霄;符永宏;;规则微造型表面磨损过程的有限元分析[J];润滑与密封;2008年02期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 浦耿强;;发动机顶置凸轮式配气机构摩擦学优化设计[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡春波;1050铝合金形变和再结晶过程中的织构演变研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 杨常建;仿生非光滑表面滑动耐磨性试验及数值模拟[D];吉林大学;2005年
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 潘兆义;纳米改性Cr-Mo-Cu合金铸铁磨损性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 秦洁;基于微造型的发动机滑动轴承摩擦学性能研究[D];重庆大学;2012年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 季劲松;逆向工程中三坐标测量数据处理的研究及系统开发[D];浙江大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐伟家;能注射成型的UHMWPE[J];现代塑料加工应用;2002年02期
2 刘功德,李惠林;聚丙烯对超高分子量聚乙烯加工流变性能的影响[J];高分子材料科学与工程;2003年04期
3 吴光杰,王海宝;不同润滑条件对纳米Al_2O_3改性UHMWPE摩擦磨损性能的影响[J];润滑与密封;2004年03期
4 谢美菊,刘小龙,刘功德,李惠林;PEG及其复合加工助剂对UHMWPE/PP共混物流变性能的影响[J];高分子材料科学与工程;2005年01期
5 孙国恩,任露泉,刘朝宗,佟金,殷敬华,尹志辉,姚占海;PA6/UHMWPE/HDPE-g-MAH共混物反应增容作用的研究[J];高分子材料科学与工程;2001年02期
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中国重要报纸全文数据库 前6条
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2 ;超高分子量聚乙烯管材生产技术及装备[N];中国化工报;2003年
3 朱江;轻质车辆防护壳用纤维[N];中国建材报;2009年
4 记者 李玉亮;一项目获国家“863计划”立项支持[N];莱芜日报;2010年
5 ;德国采用射线改性包装材料[N];中国包装报;2002年
6 本报记者 李娟;高强高模聚乙烯提升空间巨大[N];中国纺织报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 熊磊;纳米填充与辐照交联UHMWPE的力学及摩擦学性能研究[D];南京理工大学;2011年
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7 刘洪涛;人工关节磨屑表征及磨屑生物反应研究[D];中国矿业大学;2008年
8 谢东;超高分子量聚乙烯的表面改性及其耐磨性能研究[D];西南交通大学;2011年
9 吴刚;聚合物基仿生人工软骨材料的制备与摩擦学性能研究[D];上海交通大学;2007年
10 乔振亮;超高分子量聚乙烯接枝改性及其摩擦学特性研究[D];南京理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈涛;UHMWPE耐热降磨改性研究[D];武汉理工大学;2005年
2 吴贺贺;填料改性UHMWPE复合材料的机械性能研究[D];南京农业大学;2011年
3 徐鑫灿;UHMWPE纤维的染色改性技术研究[D];浙江理工大学;2013年
4 夏晋程;超高分子量聚乙烯的表征与性能研究[D];华东理工大学;2014年
5 孟庆新;UHMWPE官能化及其与PA1010共混体系结构性能研究[D];吉林大学;2004年
6 魏星;UHMWPE合金性能研究[D];北京化工大学;2010年
7 张迪;超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料的成分组织与性能研究[D];长春理工大学;2010年
8 何振强;超高分子量聚乙烯增强改性及加工研究[D];北京化工大学;2012年
9 朱红翔;PA1010/UHMWPE共混体系结构性能研究[D];长春工业大学;2013年
10 王苏娜;矿用阻燃、抗静电超高分子量聚乙烯复合材料的研究[D];北京化工大学;2003年
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