行星滚柱丝杠副弹塑性接触分析

针对行星滚柱丝杠副弹塑性接触问题,以赫兹接触理论及弹塑性力学为基础,建立了丝杠与滚柱单对接触模型,得出一种判断行星滚柱丝杠副是否进入屈服状态的方法。其次,基于有限元法建立其弹塑性接触的数值模型,分析了载荷与行星滚柱丝杠副弹塑性接触变形的关系。进一步的计算表明,滚柱先于丝杠屈服,且在塑性变形量较小的载荷范围内,运用赫兹公式计算接触应力仍然可行。通过对行星滚柱丝杠副的弹塑性接触分析,得出其额定静载荷对应的塑性变形量,对未来行星滚柱丝杠副的设计提供了理论依据。     

热力耦合下微接触点塑性应变沿深度变化分析

在考虑粗糙实体弹塑性变形、热力耦合、微凸体间相互作用和摩擦热流耦合等影响下,运用有限元法数值模拟具有三维分形特性的粗糙面与刚性平面间滑动摩擦过程,分析了粗糙实体接触凸点塑性变形随深度变化情况。发现：在速度的突变和闪点温度形成时,摩擦接触表层等效塑性应变增大明显;在这一摩擦表层,过不同接触点的纵向剖面塑性应变沿深度分布不同：有的是接触表面塑性变形最大,有的是在接触微凸体表面下某一深度塑性变形最严重,而接触凸点表面的塑性应变稍小些。这与相关文献用SEM研究干摩擦后金属摩擦表层变形照片后发现的结果一致。滑动摩擦过程中,金属粗糙摩擦接触表层塑性变形的不断累积,将会导致材料表层中的夹杂或微观缺陷周围萌生微孔和裂纹源。     

钢丝滚道球轴承的接触应力分析研究

以某型三轴稳定平台中的钢丝滚道球轴承为例,运用赫兹理论进行接触应力求解,并利用对称性在Ansys环境下建立接触模型仿真分析,将结果对比研究,得出接触体发生塑性变形时,利用Ansys求解相对Hertz理论结果更加准确。有限元分析结果显示接触体的最大接触应力发生于钢丝滚道的表面,有力地阐明了实际工程中轴承在钢丝滚道表面易形成点蚀破坏的机理,为进一步开展钢丝滚道的点蚀及磨损的实验研究提供了理论依据。     

基于单步塑性变形体积量的表面微观变形研究

为实现粗糙表面微观接触磨损的准确预测,结合分形接触理论,根据弹塑性变形机理,构建了基于单步塑性变形体积量的表面损伤分析模型。将Ansys软件模拟分析结果代入该模型,得出了塑性相关量与接触间距的关系,以及磨损系数与表面粗糙度的关系。计算结果表明,在表面粗糙度越大、表面接触间距越小的情况下,塑性变形体积量越多,损伤就越严重,配合表面的粘着损伤也会变多。接触间距为50nm时是表面磨损系数变化的转折点,当间距小于此阈值时,磨损系数会明显增加;不同表面粗糙度的接触表面,磨损系数的数量级为10-4。     

零件表面加工质量及其粗糙度的选择

1 机械加工表面质量对机器使用性能的影响 （1）表面质量对耐磨性的影响 1）表面粗糙度对耐磨性的影响。一个加工好的摩擦副的两个接触表面之间，最初阶段只在表面粗糙峰部接触，实际接触面积远小于理论接触面积，但有非常大的单位应力，使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏，引起严重磨损。零件磨损一般可分为三个阶段：     

基于微凸体黏弹性侧接触模型摩擦副转矩负斜率机理研究

以湿式制动器摩擦副为研究对象,在微观表面接触理论的基础上,考虑微凸体之间黏性力的影响,建立了微观摩擦表面的微凸体黏弹性侧接触模型;通过对微观模型的归一化和积分处理,推导了能反映微观模型参数特征的宏观轴向压力、转速及摩擦力矩关系的计算公式;获得了低转速时摩擦转矩-转速负斜率特性微观机理,分析了微凸体无量纲曲率和轴向压力两参数对负斜率动态特性的影响。结果表明,当轴向压力和无量纲曲率半径减小时,摩擦转矩变化率(dT_f/dn)的最小值将会增大,摩擦转矩变化量减小,有利于降低摩擦副磨损。同时通过台架试验,复现了负斜率特性与相关参数间的作用关系。与试验测试对比,理论分析模型精度达到了86.82%,仿真结果准确。对进一步深入研究摩擦副摩擦性能和提高使用寿命,具有重要的理论研究意义。     

基于分形理论的滑动摩擦表面接触力学模型

依据分形理论,考虑微凸体变形特征及摩擦作用的影响建立滑动摩擦表面接触力学模型。采用一个三次多项式来表达弹塑性变形微凸体的接触压力与接触面积的关系,从而满足在变形状态转变临界点处的微凸体接触面积与接触压力转化皆是连续和光滑的条件。推导出滑动摩擦表面临界弹性变形微接触面积、临界塑性变形微接触面积、量纲一真实接触面积的数学表达式。理论计算结果表明,表面形貌一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,真实接触面积随着特征尺度系数的增大而减小,随着分形维数的增大先增大后减小;当表面较粗糙时,摩擦因数对真实接触面积的影响很小;随着表面光滑程度的增大,摩擦因数对真实接触面积的影响增大,真实接触面积随着摩擦因数的增大而增大,特别是当摩擦因数较大时,真实接触面积增大的幅度也较大。接触力学模型的建立,为研究滑动摩擦表面间的摩擦磨损性能提供了依据。     

轴向载荷作用下滚珠丝杠副接触变形分析

依据弹塑性接触理论,考虑塑性变形对滚珠丝杠副接触变形的影响,对双螺母预紧的滚珠丝杠副进行了接触受力分析,利用赫兹接触理论、Mises屈服准则建立了滚珠丝杠副弹塑性接触变形的数学模型。以某一型号的滚珠丝杠副为例,分析了轴向工作载荷、螺旋升角及接触角对滚珠丝杠副接触特性的影响。分析结果表明,适当增大螺旋升角、接触角可以有效改善滚珠丝杠副传动性能,为新型滚珠丝杠副的高精度合理设计提供理论支撑。     

粗糙表面塑性变形对弹流润滑性能的影响

利用弹塑性动压润滑理论来分析线接触条件下粗糙表面的塑性变形对润滑性能的影响。首先计算总变形量,然后根据弹塑性理论对总变形量进行修正获得弹塑性变形量。计算中采用直接迭代法对雷诺方程进行数值求解,用多重网格法得到弹塑性变形量。为定量分析塑性变形的影响,采用余弦粗糙度来代替实际的粗糙表面,通过改变余弦粗糙度的峰高、波长和相位来表征粗糙度的变化,以此来分析粗糙度对弹塑性流体润滑的影响。计算结果表明:考虑塑性因素后,在接触的高压区膜厚变小,油膜分布曲线变得平坦,同时接触区域的油膜压力也明显变小;此外塑性变形因素的存在使得接触区的压力和油膜分布宽度增加,第二压力峰和最小膜厚点后移。     

零件表面加工质量及精粗糙度的选择

1 机械加工表面质量对机器使用性能的影响 (1)表面质量对耐磨性的影响 1)表面粗糙度对耐磨性的影响.一个加工好的摩擦副的两个接触表面之间,最初阶段只在表面粗糙峰部接触,实际接触面积远小于理论接触面积,但有非常大的单位应力,使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏,引起严重磨损.零件磨损一般可分为三个阶段:初期磨损阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段.     

铜基粉末冶金闸瓦刹车仿真计算

研究钢背烧结的铜基粉末冶金列车闸瓦刹车时热机耦合特征。（1）建立了闸瓦刹车时的热传导方程；(2)计算了该摩擦材料内的温度分布和位移分布；(3)计算了任何时刻摩擦材料表面的温度值；(4)在MM-1000试验机上测量了该材料表面的温度。并与计算值进行了比较。根据计算分析结果得出该材料有较好的导热性能。     

轴流压气机抽气对下游叶排流场影响的数值研究

本文采用三维流动数值模拟方法研究了轴流压气机级问环形槽抽气对下游叶排流场的影响.计算表明:抽气使下游叶排S1和S2流面的速度、压力分布以及叶片表面压力分布发生变化;靠近叶顶区域的流场变化尤为明显;随着抽气量的增大,流场受影响程度增大.     

SHS结合铸造法制备Al2O3-TiC／Fe表面梯度复合材料的研究

采用SHS结合铸造技术在45铜表面合成了厚为11mm的Al2O3-TiC／Fe表面梯度复合层,Al2O3、TiC颗粒的大小为1～3μm,由表及里Al2O3-TiC／Fe复合材料的成分呈梯度变化,逐步过渡到基体金属。     

一款新型LED台灯的设计

为了设计一款配光简单、光照均匀的LED台灯,从抛物线的光学特性出发,详细说明了LED光源的放置位置对出光效果的影响。证明了把LED面光源放置在中心轴上焦点与抛物线顶点之间的适当位置,可以使光线均匀发散。利用抛物线的这个特性,经过多次实验把单颗LED面光源放在旋转抛物反光镜顶点与焦点之间的正确位置,在距台灯400 mm、面积为1 000mm×1 000mm的平面得到了均匀的光照。在总体光通量基本不变的情况下,把10个如此配光组合按一定尺寸排列成2×5分布的光源模块,能很好地达到台灯的标准配光要求。     

超细活性炭与电极的制备和性能

用自制振动磨对商业用活性炭进行研磨，分析了活性炭的结构（比表面积、孔径分布）和制成电极后的电化学及充放电性能。结果表明：经过研磨后的活性炭，比表面积从原1739．8m^2／g增加到2215m^2／g，增幅为27%；微孔容积增加25％，中孔容积增加30％，研磨后活性炭电极的比容量达到213．4F／g。     

Gallium replication in aquatic and nonaquatic organism scanning electron microscopy.

A technique using pure gallium metal as a replication material is reported for biological surface scanning electron microscopy (SEM). The technique first directly enables aquatic organisms in water to be replicated due to gallium's low melting point and, second, reproduces surface structures and images of the two-dimensional (2D) distribution of substances transferred from the original surface to the gallium surface due to gallium's high surface tension. An aquatic protozoan in water was directly replicated to show its typical surface structures. The technique was then used to visualize human hair surface structures and 2D transferred substance distribution using X-ray microanalysis.     

接触式大型非球面镜面形测量中测量点分布的确定

为准确有效地检测大型非球面光学元件的面形,研究了接触式测量光学元件的测量点分布方式.使用不同密度的径向分布及均匀分布的测量点分别对以不同Zernike多项式表示的面形偏差进行采样,然后计算采样所得面形相对给定面形PV值及RMS值的最大相对误差,并对计算结果进行了分析.对1.8m抛物面镜面形实测结果表明:在镜面加工的成型及粗磨阶段,由于面形偏差主要呈旋转对称分布,低密度径向分布测量点即可满足继续加工的检测需求;在精磨及初抛阶段,面形偏差主要为像散或其它非对称面形偏差,测量点均匀分布是提升测量精度的有效手段.此分析方法可以指导测量点的排布方式,从而确保由测量点分布引入的测量误差小于镜面本身面形误差的1/5,提高检测效率.     

粗糙表面弹性微动接触数值研究

由于实际工程表面多为粗糙表面,这里研究了粗糙表面对微动接触中压力和切向应力的影响。研究接触过程中法向载荷保持不变,切向载荷为周期性的交变载荷。首先,建立接触算法和模型,其算法核心是利用共轭梯度法(CGM)计算微动接触中的表面压力及切向应力并使用快速傅里叶变换(FFT)加快计算速度。然后,在验证算法正确的基础上,分析正弦和非高斯粗糙表面接触的压力和切向应力的分布,通过对光滑与粗糙表面的研究对比,表明:(1)在正弦表面接触切向应力分布呈现尺寸效应;(2)在非高斯表面接触中,切向应力分布跟光滑表面形状类似;同时由于粗糙峰存在,粗糙表面下的切向应力比光滑表面下的要大,研究粗糙表面微动接触对实际工程具有重要意义。     

Nanoscale distribution of CD20 on B‐cell lymphoma tumour cells and its potential role in the clinical efficacy of rituximab

Rituximab is an exciting monoclonal antibody drug approved for treating B‐cell lymphomas and its target is the CD20 antigen which is expressed on the surface of B cells. In recent years, the variable efficacies of rituximab among different lymphoma patients have become an important clinical issue and urgently need to be solved for further development of antibodies with enhanced efficacies. In this work, atomic force microscopy (AFM) was used to investigate the nanoscale distribution of CD20 on the surface of tumour B cells from lymphoma patients to examine its potential role in the clinical therapeutic effects of rituximab. By performing ROR1 fluorescence labelling (ROR1 is a specific tumour cell surface marker) on the bone marrow cells prepared from B‐cell lymphoma patients, the tumour B cells were recognized, and then AFM tips carrying rituximabs via polyethylene glycol crosslinkers were moved to the tumour cells to probe the specific CD20‐rituximab interactions. By applying AFM single‐molecule force spectroscopy (SMFS) at the local areas (500×500 nm²) on the surface of tumour B cells, the nanoscale distributions of CD20 on the surface of tumour B cells were mapped, visually showing that CD20 distributed heterogeneously on the cell surface. Bone marrow cell samples from three clinical B‐cell lymphoma cases were collected to analyze the binding affinity and nanoscale distribution of CD20 on tumour cells. The experimental results showed that CD20 distribution on tumour cells were to some extent related to the clinical therapeutic outcomes while the CD20‐rituximab binding forces did not have distinct effects to the clinical outcomes. These results can provide novel insights in understanding the rituximab's clinical efficacies from the nanoscale distribution of CD20 on the tumour cells at single‐cell and single‐molecule levels.     

复杂自由曲面曲率分布特征对数控铣削性能的影响

针对复杂自由曲面的数控铣削性能难预测的问题,提出曲面曲率分布特征值,用于评价数控加工效率和加工精度。在构建的刀位面上策划等间距行走的刀位轨迹,建立刀位轨迹长度和刀具间的最大残余高度作为加工效率和加工精度的评价指标,分析曲面曲率分布特征值对加工效率和加工精度的影响。试验结果证明该自由曲面数控加工模式的有效性。分析发现,随着曲面曲率分布特征值增大,刀位轨迹长度和最大残余高度同时增加,导致加工效率和加工精度同时下降。此外,在曲面曲率分布特征值小于0.5 mm–1时,加工效率降低幅度不超过7 %,但加工精度却下降6～7倍。因此,曲面曲率分布特征值可用于评价和预测复杂自由曲面的数控铣削性能。