同向夹持两点接触应力场特殊位置的极值应力

夹持是一种依靠摩擦力工作的约束形式。法向力自身平衡,摩擦力与外力平衡。点接触夹持是最常见的夹持形式,也是研究线接触与面接触夹持的基础。点接触可以用集中力模型来模拟,在极限状态下点接触产生的摩擦力与法向集中力通过材料的摩擦系数相关联。摩擦力与法向集中力符合库仑摩擦定律。弹性理论中已经给出了半无限体受二维集中力作用模型应力场的公式,借助这些公式可以对点接触的夹持进行应力分析。本文从一点接触应力场的分布规律开始,对在摩擦极限状态情况下同向夹持两点接触应力场的分布进行了分析。并给出了若干特殊线、点的极值应力的大小和主方向。     

半无限Burgers体的应力场和位移场

能用Burgers模型描述其流变特性的物体称为Burgers体。凝固后的混凝土、退火温度范围内的玻璃、干燥过程中的陶瓷坯体,以及沥青、岩石、聚合物等许多工程材料的力学性质都大致符合于Burgers体。因此,研究Burgers体在外力作用下的应力和应变,不仅具有流变学理论上的价值,而且有很大的现实意义。本文分析了半无限Burgers体在界面上受均布力或集中力作用下的应力场和位移场。对于在整个界面上受均布力作用的情况,以前曾有学者得到过侧向应力的计算公式,但由于推导不够严谨,所得公式是错误的。本文用直接法导出侧向应力的正确公式,同时还导出了竖向应变的计算公式。对于在界面上受集中力作用的情况,以前学者只研究过受法向集中恒力作用时的应力。本文用粘弹对应性原理,从弹性理论的解答出发,经过拉氏反演变换,得出半无限Burgers体在界面上受法向集中变力,以及切向集中变力作用下的应力场和位移场的计算公式,发展了以前学者的研究成果。对于本文导出的计算公式,最后都给出一个数值算例。     

混凝土用建筑锚栓(膨胀型)拉伸性能分析

对埋置于混凝土中的膨胀摩擦型锚栓进行拉伸试验，利用加设虚拟力的方法和叠加法，对混凝土体内受集中力作用时的应力状态进行弹性分析，得出半无限体体内受集中力作用时应力分布的极坐标近似解析解及主应力的方向。通过弹性分析结合修正的莫尔库仑材料破坏准则，确定了埋置于混凝土中的膨胀摩擦型锚栓在轴向拉力作用下的弹性极限荷载，利用极限平衡得出拉伸极荷载的计算公式。     

基于遗传算法的机器人接触摩擦补偿

目的 提出一种在线学习算法来学习机器人操作臂摩擦模型的摩擦系数，通过摩擦补偿控制输入，根据所得摩擦系数获得摩擦力，消除未知摩擦的影响．方法 建立机器人接触摩擦力模型，采用基于自然选择原则的遗传算法进行学习训练、优化，找出优化后的摩擦系数，以优化摩擦力模型，更好地消除未知摩擦．结果 采用遗传算法，快速地获得了摩擦系数值，优化了摩擦力模型，对约束机器人接触摩擦进行了补偿．结论 遗传算法的引入可以优化摩擦力模型，实现约束机器人接触摩擦的在线补偿，仿真结果证明，该方法在接触摩擦补偿上具有有效性，可以在线进行约束机器人接触摩擦补偿。     

钢管混凝土短柱的工作机理和强度计算

利用极限平衡法,结合蔡绍怀教授推导其极限强度计算公式过程中部分结果,从理论上推导了薄壁短柱的极限强度计算公式.基本假设为:1 核心混凝土处于三向受压应力状态,钢管处于纵压———环拉的双应力状态;2 三向受压应力下的混凝土强度条件可用经验公式(4)描述;3 钢管服从Tresca屈服条件.所得公式十分接近在设计和工程上常用简化公式(2),且经用文献中的试验结果对公式进行校核,符合良好.     

偏心误差影响下的斜齿轮摩擦激励计算方法

为了研究含偏心误差的斜齿轮副摩擦激励计算方法,建立单级含偏心误差斜齿轮副几何模型,推导斜齿轮副的动态啮合角、瞬态节圆半径以及瞬态传动比的计算公式.将单对齿接触线的长度变化过程以分段函数的形式表示,进而叠加求得参与啮合的各齿对接触线总长度,将各条接触线以节线为界分为2段,计算齿轮副齿面摩擦力及摩擦力矩,与未考虑偏心误差时斜齿轮副接触线长度、摩擦力及摩擦力矩进行对比分析.结果表明:当考虑偏心误差后,接触线长度、摩擦力及摩擦力矩都变得更加复杂,频域曲线在啮合频率处出现峰值,在输入及输出轴转频处出现峰值,在啮合频率两侧出现许多转频的边频,影响了传动系统的稳定性.     

基于ANSYS的大型负游隙四点接触球轴承的接触应力分析

给出了用有限元分析软件ANSYS对大型负游隙四点接触球轴承进行接触分析的方法,并以某转盘轴承为例,计算空载时负游隙下钢球与内、外圈滚道之间的法向接触压力。结果表明:负游隙时轴承发生四点接触,接触区域为椭圆形,最大接触应力出现在钢球与外圈滚道的接触面上。ANSYS有限元分析结果的精度取决于模型网格尺寸,接触部位的网格尺寸要小于接触椭圆长半轴尺寸,同短半轴尺寸相适应。     

冰与海洋结构相互作用力的弹塑性分析:冰载荷的塑性极限分析

以Ｒａｌｓｔｏｎ提出的冰本构模型为基础,给出塑性应力场解的形式,对平压头接触问题给出应力场的构造,从而计算出 冰载荷的塑料性极限压力。     

RV减速器主轴承摩擦力矩理论计算及特性分析

针对RV减速器的精密运转工况而要求低摩擦力矩的问题,在Luc Houpert工作的基础上,通过基于达朗贝尔原理的拟静力学模型,重新推导了更准确的轴承接触椭圆内纯滚动线位置与摩擦力矩的求解方程,给出更准确的基于纯滚动线位置的摩擦力矩计算公式.对型号为H76/182的RV减速器主轴承的摩擦力矩的特性进行理论计算分析.从结论可知,轴承的总摩擦力矩随着内、外沟曲率系数的差值的增大而增大,沟曲率系数的增大会导致轴承总摩擦力矩的减小.对不同沟曲率系数下摩擦力矩的变化进行定性分析.对得到的RV减速器主轴承的摩擦力矩计算结果与采用SKF、Luc Houpert方法得到的结果进行比较与实验验证.结果显示,提出的摩擦力矩计算公式更加接近摩擦力矩试验机的测量结果,计算结果更精确.     

用真实接触面积计算静摩擦系数

本文根据摩擦力与真实接触面积有关的摩擦理论,利用接触力学的赫艺公式计算真实接触面积,导出了在理想光洁条件下几种接触面相对滑动的摩擦力与摩擦系数计算公式,分析了序擦系数的变化规律及在实践中的意义,并用公式计算了不锈钢与掺聚四氟乙烯胶木之间的摩擦系数,将其与实测资料对比获得满意的结果。文中还简单评述了包登的简单摩擦公式及摩擦系数与正压力无关的传统观念,指出了它们的局限性。     

表面凹坑对活塞-缸套摩擦生热过程的影响

针对表面规则凹坑可以改善活塞-缸套摩擦副的热效应这一物理现象,建立了热应力耦合的有限元模型。对该模型进行接触非线性分析,求得接触力,从而得到摩擦力所做的功,将功转化为热能作为表面热流输入到温度场控制方程中,实现了应力场与温度场的耦合。仿真结果表明:相对于光滑活塞,加工有凹坑的活塞表面虽然在局部存在较高的温度点,但整体上实现了温度的均匀分布,而光滑裙部表面的温度分布集中使导热较差是引起光滑裙部局部磨损的主要原因之一。凹坑可使裙部热量分散,不易引起磨损以及高温黏着现象,从而提高裙部表面的耐磨性,延长活塞的使用寿命。     

浅埋岩体隧洞初始地应力场位移反分析方法研究

对于隧洞开挖数值计算问题,能否合理的模拟初始地应力场是技术关键.由于在浅埋岩体隧洞数值计算过程中,初始地应力场控制隧洞围岩变形规律,岩体力学参数控制围岩变形大小.根据初始地应力场的数值计算方法,假设垂直方向的初始地应力为岩体自重,在考虑两个水平方向的初始地应力不相等基础上,提出了以开挖相对位移比例和开挖相对位移增量比例为对象的浅埋隧洞初始地应力场反分析方法,并且通过-简单隧洞反分析实例,说明了该方法简单易行、结果合理,符合工程实际.     

Sensitivity Investigation and Optimization for Solar Irradiance Absolute Radiometer

弹性球压入单涂层半空间解析解

李一全,李晓舟,许金凯,于化东

（长春理工大学 机电工程学院,长春 130022）

中文摘要：

本文针对弹性球压入表面涂层半空间的接触问题,在单涂层半空间表面作用法向集中力的基本解基础上进行了理论分析。接触区域内压力分布采用Hertz假定,利用叠加原理构造了级数解。通过与有限元结果对比分析,可知解析解具有很快的收敛速度,而且应力和位移主要取决于级数解首项,即Hertz接触压力下均质弹性半空间的理论解。利用本文的解析方法,可以预测接触半径。

研究目的：

本文的主要研究目的是给出球体与涂层材料接触的理论解答,从而为相关应力分析提供理论方法,同时可进一步利用本文的方法和结果指导涂层材料的压痕实验。

研究方法：

本文为理论分析,主要采用镜像法和叠加法,同时利用有限元法对理论解进行对比验证。

结果：

弹性球压入表面涂层半空间的接触问题的理论解可通过构造无穷级数来实现。

结论：

理论解为显式级数表达式,且具有很快的收敛速度,而且应力和位移主要取决于首项,因此在实际应用时只取级数的前几项即可得到足够精确的结果。

关键词：基本解;镜像法;涂层半空间;球形压入;接触半径

     

轧机轴承偏载下的有限元分析研究

实际工作中的轧钢机械工作辊既承受径向力，同时又受轴向力的作用，因此，轧机工作辊用轴承在不同偏载程度下，轴承套圈与滚子将有不同的接触应力表现。章运用ANSYS有限元分析软件，建立了ANSYS有限元分析模型，分析了实际工作中的轴承套圈与滚子的接触状态。通过对均布载荷和三种不同偏载情况下的有限元模型的计算分析，得到了偏载下滚子沿轴向方向的接触应力分布的偏载效应规律，以及当倾斜程度不同时，接触应力变化与载荷变化之间呈非线性规律；在进行轧机轴承设计、制造及使用时，必须考虑偏载的影响。中还指出，关于较大偏载状况的滚子接触应力分布规律的研究，对滚子母线进行合理修形具有参考价值。     

土与结构接触界面改进直剪试验研究

目的 研究土与结构接触界面力学行为随接触材料类型及含水率变化规律．方法 通过改进的直剪仪进行黏土自身、黏土与混凝土、黏土与石、黏土与砖4个含水率共64个试样的剪切试验．结果 得到了不同含水率不同正应力下土与不同结构接触界面的剪切应力应变曲线，当土体含水率增大时，黏土内部摩擦角缓慢减小，而黏土与混凝土和黏土与砖接触界面的摩擦角急剧降低；土体内部的黏聚力逐渐减小。而土与结构接触界面的黏聚力均先增大后减小，各接触类型接触界面的抗剪强度随土体含水率的增大均呈下降趋势．只在含水率为13％、法向应力为50kPa的黏土内部剪切时才出现剪胀现象．结论 土与结构接触界面的抗剪强度、摩擦角、黏聚力等力学参数与接触材料类型及土体含水率密切相关，研究结果为工程设计的计算参数取值提供了试验依据。     

抽水蓄能电机背靠背启动过程的计算机仿真

用电机状态方程的形式,研究了与抽水蓄能电机背靠背启动有关的机电变化规律,为使电机能在合理的状态下进行背靠背启动,对电机的励磁电流,摩擦转矩、门漏转矩和发电机的驱动转矩及电机的初始角等影响因素分别进行了仿真分析,并确定了其应选值范围。     

基于实测接触轮廓线的精密锥面摩擦联接接触性能有限元分析方法

为使精密锥面联接接触性能仿真分析与实际接触情况相一致,并精确评估其传动性能及指导设计,在建立压紧套接触面正压力与轴向预紧力理论关系式的基础上,提出一种基于三坐标测量机精确测量锥面接触轮廓与有限元数字仿真分析相结合的精密锥面摩擦联接接触性能分析方法。运用Bezier曲线拟合三坐标实测接触轮廓数据,通过Matlab输出实测接触轮廓APDL命令构建有限元实测模型,使实测接触轮廓数据和仿真模型得到耦合。实验测试与仿真分析表明,理论计算结果较低估计了锥面摩擦联接传动性能指标,实测模型由于接触轮廓的不规则性导致各零件只在局部接触充分,与理想模型仿真结果差异较大。因此,精密锥面摩擦联接件设计需同时考虑零件弹性变形与实际接触表面的不规则性,特别是后者对传动效率的影响,以提高精密锥面摩擦联接的设计质量。     

基于二次应力实测值的初始应力场反分析法 及其工程应用

初始应力场对于岩土工程数值计算至关重要,但通常难以准确确定.目前,由现场实测资料反演初始地应力场的方法很多,且各有优势.与以往不同,作者提出了在隧道等地下工程二维计算中,以现场实测的二次应力来确定计算模型的边界条件,从而得到与实际相符的初始应力场来进行反演分析的新思路和新方法,获得了十分满意的效果,该法较以往方法经济、准确,且容易操作,可为今后同类课题借鉴.结合实际工程,采用该方法得到了计算分析域的初始应力场的分布规律,与实测结果基本一致,证明了该方法的正确性和实用性.     

基于损伤理论的颗粒材料接触摩擦特性研究

颗粒材料的接触摩擦特性非常复杂.将颗粒材料法向非弹性接触看成是一种接触损伤,根据连续损伤理论,在引入合理假设的基础上,定义了颗粒材料的接触损伤变量,建立了相应的损伤演化方程,结合Lemaitre等效应变假设,研究了颗粒接触损伤对颗粒体材料接触摩擦特性的影响.结果表明,颗粒接触损伤模型能较好地预测颗粒材料法向压力-接触变形特性;考虑接触损伤后,接触面上的法向应力分布更为平缓,接触面积增大,并能较好地预测颗粒材料切向微观位移特性.