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粗さをもつ金属表面の接触における垂直荷重下でのエネルギー散逸

机译：垂直负载下与粗糙金属表面接触时的能量耗散

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摘要

ロケットエンジン用液体水素ターボポンプでは, 主軸の回転速度が危険速度を超える場合があり， 重大な振動問題を生じやすいため''2),振動防止用 のダンパを設けることがある.一般の回転機械で はスクイーズフィルムダンバがよく用いられるが， ロケットエンジン用液体水素ターボポンプは極低 温下で使用されるため，スクイーズフィルムダン パを用いることができない.そのため複数のワイ ャ間の摩擦を利用したダンバが用いられており 3'4)，新たに複数の固体球間の摩擦を利用したダン パの研究も進められている.摩擦を利用したダン パは，内部に多数の接触点を有するため，摩擦だ けでなく接触部の減衰がダンバの性能に影響をお よぼすと考えられる.したがって，ダンバの性能 を正しく把握するためには，固体同士の接触点に おける減衰特性を正しく把握する必要がある. 球と平面の接触の場合，垂直方向の剛性はヘル ッ理論から求めることができ，垂直方向の减衰は 反発係数もしくはヒステリシスループから求める ことができる.し力、し，減衰を理論的に求める手 法は確立されていない.接触によって生じる現象 は観測することが容易ではなく，減衰を生じるメ 力-ズムの解明が進んでいないためである.%This paper describes an experimental study of energy dissipation at the normal contact of solids by plastic deformation of surface asperities and adhesion. Experiments were conducted in which ball and plate made of AISI440C were cyclically pressed against each other in helium, hydrogen gas and air. It was found that energy dissipation occurred with no evidence of adhesion, and the plastic deformation of surface asperities was a main factor of the energy dissipation. Energy dissipated in the first contact, and it continued in the subsequent contact cycles. This implied that the asperities did not shakedown in the first contact under macroscopically elastic contact. Larger energy dissipation in the first contact led to larger energy dissipation in the repeated contacts. It was concluded from these results that substantial energy dissipation occurred by plastic deformation of surface asperities under normal loads that exceeded the shakedown limit.
机译：在火箭发动机的液态氢涡轮泵中，主轴的转速可能会超过临界转速，并且可能会发生严重的振动问题''2），因此可以安装阻尼器以防止振动。这种类型通常使用挤压油膜阻尼器，但由于用于火箭发动机的液态氢涡轮泵的温度极低，因此无法使用挤压油膜阻尼器，因此，使用了多根导线之间的摩擦力。使用阻尼器3'4），并且正在研究利用多个固体球体之间的摩擦的阻尼器，因为利用摩擦的阻尼器内部有许多接触点。因此，认为不仅摩擦而且接触部的阻尼也影响阻尼器的性能，因此，为了正确地理解阻尼器的性能，应该正确地理解固体之间的接触点处的阻尼特性。在球体与平面接触的情况下，可以根据赫兹理论获得垂直刚度，并且可以从恢复系数或磁滞回线获得垂直衰减。由于不容易观察到由接触引起的现象，并且尚未弄清引起衰减的机理，因此尚未建立理论上的获得方法。通过表面凹凸和附着力的塑性变形使固体在正常接触时的能量耗散。进行了将AISI440C制成的球和板在氦气，氢气和空气中循环压紧的实验，发现在没有粘附的迹象，表面粗糙的塑性变形是能量耗散的主要因素n。能量在第一个接触中消散，并在随后的接触循环中持续，这意味着在宏观弹性接触下，第一个接触中的凹凸不大，第一个接触中的较大能量耗散导致重复接触中的较大能量耗散。从这些结果可以得出结论，在正常表面载荷超过击落极限时，表面粗糙的塑性变形导致大量的能量耗散。

著录项

  • 来源
    《トライボロジスト》 |2016年第12期|838-844|共7页
  • 作者

    中村智也; 髙田仁志; 杉村丈一;

  • 作者单位

    宇宙航空研究開発機構研究開発部門（〒981-1525宮城県角田巿君萱字小金沢1);

    宇宙航空研究開発機構研究開発部門（〒981-1525宮城県角田巿君萱字小金沢1);

    九州大学カーボンニュートラル•エネルギー国際研究所;

    水素材料先端科学研究センター（〒819-0395福岡県福岡巿西区 元岡744);

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