表面織構控制摩擦振動噪聲的機理研究

《表面織構控制摩擦振動噪聲的機理研究》是依託西南交通大學，由莫繼良擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：表面織構控制摩擦振動噪聲的機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：莫繼良
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

研究摩擦噪聲的發生機理及其控制，既是保護環境的迫切需要，也是提高交通運輸舒適性和工業產品質量等所必須解決的關鍵問題。目前為止，摩擦噪聲的發生機理仍然不甚明確，要控制這類噪聲就很困難。迄今通過表面設計及處理如表面織構的手段來主動控制摩擦噪聲的研究鮮見報導。本研究通過對光滑表面以及不同表面織構的樣品進行摩擦噪聲試驗，從表面織構影響界面摩擦行為的角度入手，結合透明材料的摩擦界面實時觀察和摩擦振動噪聲信號分析，揭示摩擦界面特性與摩擦噪聲之間的關係，研究表面織構圖形和尺寸參數對摩擦振動及噪聲的影響，進一步探究摩擦噪聲的形成機理，探索表面織構對控制摩擦噪聲及減輕尖叫噪聲的可能性。相關成果不僅可以豐富摩擦噪聲理論的基礎，並有望為控制減輕摩擦噪聲提供理論指導。

結題摘要

本課題通過開展織構表面如何影響界面摩擦磨損特性並最終影響摩擦振動噪聲特性的試驗和理論計算研究，深入研究了摩擦噪聲的形成機理，並探討了表面織構對降低尖叫噪聲的可能性。課題對於織構表面界面摩擦行為和摩擦振動噪聲特性之間關係的研究將有助於進一步探討尖叫噪聲的產生機理並對具有降低尖叫噪聲功能的表面織構的設計及最佳化提供必要的指導。在基金資助期間取得了一些重要的研究成果：1、成功採用電火花加工方法在列車制動盤蠕墨鑄鐵樣品表面加工出具有不同尺寸參數的均勻排列的溝槽型表面織構；2、自行研製了一種能同步動態採集摩擦振動、摩擦力、噪聲信號的新型摩擦噪聲試驗分析裝置，並取得國家發明專利；3、試驗研究了溝槽型表面織構對摩擦振動噪聲的影響，得出在列車制動盤蠕墨鑄鐵材料表面加工出具有特定尺寸及分布的溝槽型織構表面可有效抑制和降低摩擦尖叫噪聲；4、分析揭示了溝槽型表面織構降低摩擦振動噪聲的作用機理：合理分布的溝槽一方面使得對磨副滑過溝槽碰擊產生了低頻摩擦力波動，其作為不連續的激勵有效地打斷連續自激振動，抑制了噪聲高頻成分的形成，另一方面溝槽的存在提高了界面的排屑效率，使磨損表面較為平整，摩擦力波動和噪聲的高頻成分相對減少；5、利用有限元軟體ABAQUS/Explicit對織構化表面摩擦振動噪聲特性進行非線性顯式動力學分析，表明數值計算分析可以很好地模擬試驗中觀察到的溝槽對於界面連續自激振動的“打斷效應”，驗證了溝槽表面織構影響界面摩擦振動噪聲的機理。研究成果發表期刊論文12篇並標註基金資助（其中SCI檢索6篇，EI檢索4篇，不重複計算），獲授權專利4項。