【摘 要】
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为研究人工膝关节假体在ISO标准步态与上楼梯运动负载下的摩擦磨损情况,通过对日常活动频次及动力学和运动学的研究与分析,基于人工膝关节磨损试验机,以新型Vitamin E型人工膝关节为对象进行500万次标准步态磨损测试加200万次上楼梯运动磨损测试.结果表明正常步态阶段的磨损率为4.34 mg/mc,上楼梯运动阶段的磨损率为5.95 mg/mc.上楼梯运动相比标准步态对半月板衬垫的磨损量造成更大的影响,半月板衬垫表面形貌相较标准步态磨损后表面形貌也发生了显著变化,出现了条纹图案和局部凹陷,这种表面形貌结果更
【机 构】
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上海大学机电工程与自动化学院,上海200072
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为研究人工膝关节假体在ISO标准步态与上楼梯运动负载下的摩擦磨损情况,通过对日常活动频次及动力学和运动学的研究与分析,基于人工膝关节磨损试验机,以新型Vitamin E型人工膝关节为对象进行500万次标准步态磨损测试加200万次上楼梯运动磨损测试.结果表明正常步态阶段的磨损率为4.34 mg/mc,上楼梯运动阶段的磨损率为5.95 mg/mc.上楼梯运动相比标准步态对半月板衬垫的磨损量造成更大的影响,半月板衬垫表面形貌相较标准步态磨损后表面形貌也发生了显著变化,出现了条纹图案和局部凹陷,这种表面形貌结果更接近于临床半月板衬垫取出物的表面形貌,目前对于人工膝关节假体的标准磨损测试方式不够全面,需要进一步改进整个测试的方案才能更好地体现体外磨损测试的意义.
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设计制备了三种全氟聚醚羧酸铵离子液体,在微动振动摩擦磨损试验机上考察了其在不同温度下对钢/铜锡合金以及钢/钢摩擦副的润滑性能,并与全氟聚醚(PFPE)和全氟聚醚羧酸(PFPEC)进行了对比.通过测量接触角表征了所制备离子液体对金属表面的润湿性,通过测试摩擦试验过程中接触电阻的变化分析了摩擦过程中摩擦膜的变化;采用扫描电镜和X射线光电子能谱仪分别对磨斑表面形貌和元素状态进行了表征.结果表明:作为钢/铜锡合金摩擦副的润滑剂时,全氟聚醚羧酸铵离子液体在常温下的润滑性能与PFPE和PFPEC相差不大,但在高温条件
合成制备了两种胆固醇类季磷盐油溶性类离子液体,并将其分别作为聚α烯烃PAO-10的润滑添加剂,静置试验和热重分析结果表明两种油溶性类离子液体在PAO-10中具有良好的分散稳定性和热稳定性.微动摩擦磨损测试结果表明两种类离子液体可显著改善基础油对钢/铝摩擦副的摩擦学性能.扫描电子显微镜(SEM)结果表明空白PAO-10润滑摩擦副时磨损类型以黏着磨损为主,以添加两种离子液体的混合油样为润滑剂时磨斑直径显著降低,此时摩擦副间磨损类型以磨粒磨损和腐蚀磨损为主.X射线光电子能谱分析(XPS)与X射线能谱仪(EDS)
对比研究了-100～100℃范围内聚四氟乙烯(PTFE)及三氧化二铝/聚四氟乙烯(Al2O3/PTFE)复合材料的摩擦学性能.研究结果表明,PTFE因为蠕变,在升温过程中摩擦系数逐步降低,磨损率逐步升高.而引入Al2O3填料会显著影响PTFE的摩擦学行为,Al2O3/PTFE的摩擦系数普遍比PTFE高,而磨损率比PTFE低.摩擦学机理表明,滑动过程中形成的摩擦膜是决定摩擦学行为的关键因素.这对极端工况条件下高分子复合材料的设计具有重要的指导意义.
为准确分析圆锥滚子轴承润滑和动力学耦合性能,建立了基于油膜刚度与阻尼的圆锥滚子轴承动力学耦合方程,并对方程进行了验证和数值求解.数值结果表明:与不考虑润滑相比,考虑润滑后轴承内圈轴向运动更加稳定,轴向位移变小;在不同的滚子端面球半径和挡边倾角下,润滑效应能够使内圈径向振动加速度级减小1.71到2.07dB;同时滚子个数的增加会使轴承内圈滚道和内圈挡边的平均最小油膜厚度分别增加7.97％和4.43％.
利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备ZnO、TiO2多层复合薄膜.测试手段采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)分别对薄膜的结构、形貌和光学性能进行表征.研究固定浓度的ZnO在不同浓度的TiO2上进行叠涂的复合薄膜的光学性能.实验分别制备浓度为0.45 mol/L/0.45 mol/L、0.45 mol/L/0.55 mol/L、0.45 mol/L/0.65 mol/L、0.45 mol/L/0.75 mol/L的ZnO/TiO2双层膜.实验再进一
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使用常用的Hamrock-Dowson公式计算椭圆点接触中心油膜厚度时发现:当维持接触区中心赫兹压力为常数,增加椭圆比ke超过一定值时,得到的中心膜厚不升反降,这与其物理本质相悖.应用有限单元法重新对等温椭圆接触弹流润滑问题进行了数值计算,提出新的表征椭圆接触的综合几何参数.在较大的速度和载荷范围内下,依据数值计算结果,拟合出修正端泄因子和修正中心膜厚公式.修正公式与数值计算结果相吻合,且正确地表达了膜厚与椭圆比的关系.
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