模拟全深度海洋环境摩擦腐蚀试验机研制

摘要

海洋，尤其是深海区域蕴藏着人类生存和发展所需的各类资源，推动海洋开发向深海区域转移是国家重大海洋战略。深海装备是进行海洋开发的重要载体，一些关键的摩擦系统直接以海水为工作介质，其在深海环境下的摩擦学性能极大程度上决定了这些装备的可靠性、寿命以及安全性。研制模拟全深度海洋环境摩擦腐蚀试验机是推动大深度海洋摩擦学研究的重要基础设备，本文重点研究了试验机的工作原理、加载系统、高压腐蚀电化学测量方法和高压密封等关键技术问题，完成了试验机样机研制并进行了性能验证试验。
　　本文根据万米载人潜器海水液压可调压载装置及元件研究的需要，确定了试验机的总体方案和性能指标，运用模块化设计方法，将试验机细分为采集控制系统、主摩擦试验台和动力源三个子系统，并对各自的功能组成和工作原理进行了分析和设计。
　　针对试验力在高压釜体内外的精确传递、准确测量与高压密封之间的矛盾，发明了间隙式异型缸高压加载方案。
　　基于标准电化学测量方法，结合特殊的海洋环境对电极极化的影响，研制了深海电化学测量装置。自制的全固态结构Ag/AgCl参比电极在流动的深海高压环境中具有良好的电位稳定性和重复性，理论电极电位为0.2503V（vs.SHE）。
　　对试验机的高压釜、加载轴等关键零部件，利用有限元方法进行了不同工况下的强度和刚度分析，完成了高压釜结构参数的优化改进，通过优化，应力峰值从1152MPa减小到513MPa。
　　研制的模拟全深度海洋环境摩擦腐蚀试验机样机并进行了8500米以浅的压力模拟试验，120MPa动力源正在建造，压力升级后本试验台可以模拟全深度海洋压力。试验结果表明，该试验台设计合理，可以满足配对副深海条件下摩擦、腐蚀及磨损的研究需要。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题概述

1.2 国内外研究现状

1.3 关键技术问题

1.4 主要研究内容

2 摩擦腐蚀试验机整体设计

2.1 试验机技术指标

2.2 试验机组成

2.3 本章小结

3 摩擦腐蚀试验机加载系统研究

3.1低压模拟环境摩擦试验机加载系统

3.2高压模拟环境摩擦试验机加载系统

3.3加载系统密封设计

3.4加载系统主要组件材料选择

3.5 本章小结

4 深海高压电化学的精确测量研究

4.1 深海环境对电化学测量的影响

4.2 电化学测量基本原理

4.3 深海高压环境下电化学测试

4.4 本章小结

5 摩擦腐蚀试验机关键零部件力学分析

5.1 高压釜受力分析

5.2 加载缸受力分析

5.3 加载轴受力分析

5.4 本章小结

6 摩擦腐蚀试验机样机试验

6.1试验原理

6.2加载系统试验

6.3加载缸试验

6.4电极性能试验

6.5本章小结

7 总结与期望

7.1 全文总结

7.2 不足与期望

致谢

参考文献

附录1 作者攻读学位期间取得的成果