粉煤灰空心微珠粒径对树脂基复合材料力学与摩擦学性能的影响*

粉煤灰空心微珠具有空心圆球结构,将其用于充填树脂基复合材料,可减少树脂用量、提升复合材料性能,同时促进粉煤灰排放废弃物的高附加值利用。采用不同粒径的粉煤灰空心微珠充填树脂基复合材料,研究不同粒径的粉煤灰空心微珠对复合材料密度、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着粉煤灰空心微珠粒径的减小,复合材料的密度呈先降低后增加的趋势,硬度和冲击强度呈先增加后减少的趋势;粉煤灰空心微珠粒径为120~140目时,复合材料密度最小,粒径小的空心微珠更有利于降低复合材料的密度;粒径为80~100目时,复合材料冲击强度最大;采用较大粒径粉煤灰空心微珠充填树脂基复合材料,更有利于提高复合材料的高温摩擦因数,改善树脂基复合材料的抗热衰退性能;粒径20~40目和60~80目粉煤灰空心微珠复合材料具有良好的综合摩擦磨损性能。     

基于随机森林算法的改性水润滑轴承摩擦性能预测*

为验证随机森林算法在预测改性水润滑轴承摩擦学性能上的可行性,利用Python编写算法,并通过已知实验数据进行仿真建模。通过已知数据对算法的准确性进行验证,其接受者操作特征（ROC）曲线的均值为0.85,证明模型的准确性较高。在不同温度及载荷工况条件下通过实验对预测模型进行验证,实验结果与预测结果间的误差均在5%左右,表明构建的随机森林模型可以用于改性水润滑轴承的摩擦学性能预测。研究结果表明：温度对于该改性水润滑轴承的平均摩擦因数有较大的影响,而负载对平均摩擦因数的影响较小,但是对于轴承的运转稳定性影响较大。     

柴油机活塞环表面类金刚石薄膜在模拟工况下摩擦学性能

大缸径、长冲程的大功率柴油机的活塞环-缸套摩擦副易发生异常磨损,使柴油机动力性能丧失,甚至发生拉缸等重大事故,通过先进的表面处理技术可显著改善活塞环-缸套摩擦副的润滑条件,提高活塞环-缸套摩擦副的摩擦学性能。采用阴极电弧离子镀技术在铬-陶瓷复合镀(CKS)活塞环表面制备厚度为7 μm的DLC薄膜,研究CKS活塞环表面的DLC薄膜在柴油机模拟工况下的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦、室温贫油和高温贫油的工况下,CKS活塞环表面的DLC薄膜可以显著减小活塞环-缸套摩擦副对摩的摩擦因数,降低缸套的磨损;摩擦过程中DLC薄膜与润滑油的协同润滑作用以及DLC薄膜的石墨化是改善活塞环-缸套摩擦副摩擦学性能的主要原因。     

基于动力学特性的挖掘机工作装置端面摩擦副间隙磨损机理研究

机械动力装备中常因为作业工况恶劣导致关节端面摩擦副间隙处磨损严重,为了探讨关节端面摩擦副间隙处作业过程中磨损变化行为及作用机理,以某型号挖掘机为例,基于动力学模拟分析两种典型工况下得到动臂关节处动态载荷数据基础上,利用有限元数值模拟技术并修正Archard磨损模型计算得出端面摩擦副间隙处磨损深度与磨损次数的关系,在端面磨损试验机上验证两种工况下关节间隙处耐磨垫片磨损变化过程,在扫描电镜下观察磨损后的表面形貌分析磨损作用机理。结果表明：两种工况下,磨损区域均为环形区域;偏载工况磨损主要与接触应力值大小和偏载角度有关,磨损过程中表面产生锥刺凹坑和交叉犁沟等,磨损机制由疲劳磨损向黏着磨损转化,同时伴随有少量的磨粒磨损;满载启动回转工况磨损主要与接触碰撞程度有关,磨损形式主要为黏着磨损与磨粒磨损。此分析方法对工程机械行业分析其它动力装备关节摩擦副和工程应用具有较好的参考价值。     

高频响比例阀非线性补偿控制策略

为了解决单向电磁铁比例阀的非线性特性对系统位置控制精度和动态响应速度的问题,设计了不严格依赖于精确数学模型且具有较好控制精度的非线性补偿策略。基于系统的位置反馈偏差和偏差的变化率,提出了速度和加速度反馈的补偿思想,同时引入了前馈校正提高比例流量阀的跟踪精度。在AMESim仿真平台上验证了非线性补偿策略的有效性。结果表明:非线性补偿算法的引入,消除了比例阀存在的滞后性和不稳定性,提高了高频率下的响应速度和跟踪精度。     

1000 t惯性摩擦焊液压多缸同步控制策略研究

针对大吨位惯性摩擦焊机多缸液压顶锻系统强干扰、强非线性的特点,面向多缸系统同步性能的高精度、强抗干扰的要求,基于自行设计的一套具有位置反馈的三缸液压顶锻系统,建立了阀控缸系统以及位置反馈同步系统的动态响应数学模型,并且提出了以伺服阀控液压系统为基础,在偏差耦合控制方式下采用模糊PID对控制参数进行优化的多缸同步控制策略。在MATLAB Simulink中对该控制算法进行仿真研究,并与传统PID控制算法进行对比。结果表明,所设计的控制策略实现了千吨级负载下多缸系统同步误差小于0.05 mm的稳定输出,具有较好的鲁棒性和较高的同步控制精度,为国产大吨位惯性摩擦焊机液压伺服系统提供设计参考。     

摩擦对水力机组大波动过渡过程影响研究

运用MATLAB/Simulink软件对考虑摩擦和不考虑摩擦时一台水力机组在额定工况下甩负荷运行后的大波动过渡过程的仿真结果进行了比较,讨论了摩擦对电站甩负荷后的蜗壳末端水击压力、尾水管末端转速及水轮机真空度等因素的影响,进而为水电站在大波动调保计算时是否考虑摩擦的影响提供一定程度的参考.理论分析表明,摩擦对大波动过渡过程存在一定影响,但是在一定条件下,这种影响可忽略.仿真结果表明,不考虑摩擦时的水击压力和转速都略大于考虑摩擦时的水击压力和转速.对实际工程而言,这种偏大的计算结果是安全的.     

A Mathematical Study for Laminar Boundary‐Layer Flow,Heat, and Mass Transfer of a Jeffrey Non‐Newtonian Fluid Past a Vertical Porous Plate

In this article, we investigate the nonlinear steady‐state boundary‐layer flow, heat and mass transfer of an incompressible Jeffrey non‐Newtonian fluid past a vertical porous plate. The transformed conservation equations are solved numerically subject to physically appropriate boundary conditions using a versatile, implicit finite‐difference technique. The numerical code is validated with previous studies. The influence of a number of emerging non‐dimensional parameters, namely, Deborah number (De), Prandtl number (Pr), ratio of relaxation to retardation times (λ), Schmidt number (Sc), and dimensionless tangential coordinate (ξ) on velocity, temperature, and concentration evolution in the boundary layer regime are examined in detail. Furthermore, the effects of these parameters on surface heat transfer rate, mass transfer rate, and local skin friction are also investigated. It is found that the velocity is reduced with increasing Deborah number whereas temperature and concentration are enhanced. Increasing λ enhances the velocity but reduces the temperature and concentration. The heat transfer rate and mass transfer rates are found to be depressed with increasing Deborah number, De, and enhanced with increasing λ. Local skin friction is found to be decreased with a rise in Deborah number whereas it is elevated with increasing λ. And an increasing Schmidt number decreases the velocity and concentration but increases temperature. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com/journal/htj ). DOI 10.1002/htj.21111     

微反应器流道内单气泡逸出动力学模拟

采用VOF方法,对不同流道结构下液体通流微小通道内壁面逸出气泡的形成、生长及脱离运动进行了数值模拟,讨论了槽道高宽比对气泡动力学行为的影响。结果表明:流道截面积不变时,气泡的脱离体积、脱离时间随槽道高宽比的减小呈现先增大,后减小的趋势,当高宽比为2时,气泡的脱离体积、脱离时间、槽道容积含气率和流动阻力因子均达到最大值。     

碳陶曲面盘式制动器的制动效能和瞬态温度场分析

盘式制动器在制动过程中涉及到接触应力场、摩擦温度场以及盘体转动角速度和能量等的急剧变化。对列车制动器进行曲面构型设计,并改进制动器结构使它适用于碳陶摩擦材料。基于直接热力耦合的有限元方法,对比平面和曲面两种制动器结构的仿真结果,得到二者在相同工况下的温度场分布、接触应力分布以及角速度和能量的时间历程曲线。结果表明：曲面盘式制动器的制动效率明显高于平面制动器,但其温度场和接触应力分布状态不是十分理想。