磨粒磨损的接触分析

磨粒磨损作为磨损的主要类型之一,影响机械使用寿命。针对犁沟磨损机制,采用球形磨粒模型和分形磨粒模型,对于磨粒磨损的压入、滑动和压碎3个过程,利用有限元软件ANSYS,分析磨粒与磨损表面接触区的Mises应力和剪应力分布以及应力随表面深度的变化情况,并对2种模型的分析结果进行对比。研究结果表明,球形磨粒模型中,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较分散,且应力峰值较小,在相同材料和压力下磨粒和表面均未压碎;然而分形磨粒模型中,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较集中,且应力峰值较大,磨粒和表面均压碎。2种模型中,采用分形方法构造的分形磨粒形状与实际情况中的磨粒形状更加相似。     

空间应用高速转子轴承润滑特性分析

针对空间用高速转子轴承的润滑失效问题,综合考虑接触几何、真实粗糙表面形貌、弹性变形、润滑剂流变特性以及滚珠高速自旋特性等因素的影响,建立角接触球轴承的混合润滑统一模型;分析转速、载荷、真空、高低温等工况环境条件对轴承微观传动界面接触与润滑特性的影响规律,并针对算例给出各种润滑状态之间的临界转速。结果表明:随着转速的提高,轴承接触界面润滑状态逐渐改善;除了极低转速,轴承接触界面压力峰值总体随载荷增大而增加;油膜厚度随着大气压强的增大而增大,界面压力峰值随着大气压强的增大而减小;油膜厚度随着温度的增加而减小,界面压力随温度的升高而增大;低速条件下离心力、微重力引起的入口区域乏油对润滑特性影响较小。     

磨粒磨损的磨粒接触热分析

针对磨粒磨损机制,采用球形磨粒模型和分形磨粒2种模型,利用有限元软件ANSYS分析磨粒磨损的滑动过程,探讨磨粒与磨损表面接触区內的温度变化、热应力分布及其随表层深度的变化情况,并对2种模型的分析结果进行对比分析。研究结果表明:球形磨粒模型中磨粒温度较高,接触体温度较低,磨粒与磨损表面温差较大,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较分散;而分形磨粒模型中接触体温度较低,磨粒温度更低,磨粒与磨损表面温差较小,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较集中,并且应力最大值比球形磨粒模型的大。     

轴向柱塞泵回程盘与滑靴间接触情况及碰撞干涉分析

轴向柱塞泵运行过程中回程盘与滑靴会产生碰撞干涉甚至出现回程盘崩裂和滑靴拉脱的现象。首先,通过对回程盘与滑靴的运动学特性和接触动能损失进行分析,得出影响碰撞干涉程度的因素;然后,通过ADAMS仿真分析,得出回程盘钻孔与滑靴颈部的接触规律和不同影响因素下碰撞干涉程度的变化规律;最后对奇偶柱塞数的柱塞泵进行仿真分析,得出回程盘钻孔与滑靴颈部接触时较为严重的碰撞干涉程度出现的原因,为回程盘结构优化提供参考依据。     

小辊径冷轧机组压扁系数模型及其影响因素

针对工作辊“长径比”大且辊径绝对值小的轧机在轧制过程中,工作辊产生较大水平挠曲的问题,在考虑设备与工艺特点的基础上,研究了工作辊发生水平挠曲时的载荷分布情况,推导了新的辊间压扁系数模型,并以典型规格产品为例,定量分析了工作辊出现水平挠曲时,单一影响因素变化对辊间压扁系数的影响。为了验证模型,在完成相关理论分析的基础上,编写了预报软件,并给出了现场实验结果。     

活塞顶面热障涂层对活塞热负荷的影响

活塞顶面热障涂层可以有效降低活塞工作热负荷、提高活塞使用寿命。以一款非道路高压共轨柴油机铝合金活塞为研究对象,采用硬度塞测温法试验测试了无热障涂层活塞在最大转矩工况下表面19个特征点的温度值,同时采用等参法建立了活塞有限元仿真分析模型,对比分析了活塞顶面热障涂层对活塞温度场和热应力场的影响。研究结果表明：活塞顶面热障涂层能有效降低活塞头部和环槽区域的工作温度,活塞头部顶面区域温度下降幅度为20~32 ℃,一环和二环的环槽区域温度下降幅度为15~18 ℃;但活塞顶面采用热障涂层后,活塞基体顶面黏结层区域的热应力会急剧升高,活塞基体顶面、喉口区域以及边缘棱角处热应力集中现象明显,在活塞顶面喉口黏结层区域最大热应力达到291MPa,易导致热障涂层的剥落失效。     

基于热-力耦合和变摩擦因数的高强钢冷冲压成形性

测定了DP780高强度双相钢在不同温度下的摩擦因数,建立了变摩擦因数模型,研究了热-力耦合和变摩擦因数对室温冷成形的影响。结果显示,热变组仿真分析 部分区域温度明显升高,相比参照组相同区域,板料减薄程度更小,不易开裂,表现出更好的延展性。从回弹偏移量看,热变组的值比冲压实验测量值偏小,而参照组的值偏大,且相比冲压实验测量值的误差,热变组仅为参照组的27.8%,与冲压实验符合度更好。     

New Stress-Based Fatigue Life Models for Ball and Roller Bearings

New stress-based life models are introduced to define “dynamic stress capacity” in rolling bearings for the first time. The generalized stress capacity equations are formulated, for both point and line contacts, in terms of distinct geometrical and materials parameters while the empirical constants are now material independent. Life equations are first developed for individual rolling element to race contacts and then statistically combined to estimate lives of both races, rolling elements, and, finally, the whole bearings for both ball and roller bearings. An estimate of the empirical constant for the ball bearing equation is derived by regression analysis of available experimental data. The applicable constant for roller bearings is then derived by relating the ball and roller bearing constants to the fundamental subsurface fatigue hypothesis applicable to both point and line contacts. For AISI 52100 bearing steel at room temperature, life predictions with the new stress-based equations are in complete agreement with those currently provided by widely used load-based formulations, where the empirical constant contains the elastic properties of AISI 52100 bearing steel. In addition to these life equations based on the magnitude and depth of maximum orthogonal subsurface shear stress and the volume of material stressed, a new model that eliminates life dependence on the depth of maximum orthogonal shear stress and relates life to only the subsurface maximum shear stress and the stressed volume is presented. Though the predicted life estimates with the currently used and newly introduced life models are comparable in the contact stress range of 2 to 3 GPa, the new model provides significantly higher lives at low contact stresses.     

复合壳体抗水下爆炸作用机理研究

结合应力波在介质界面的反射透射机理以及应力波的衰减规律对复合壳体抗水下爆炸冲击作用进行了研究,找出了影响应力波衰减的显著因子,并提出了"匹配系数"的概念,为设计具有最佳防护效果的复合壳体提供了理论依据.     

高强钢板组合螺栓抗拉性能有限元分析

高强钢板钻孔攻丝后替代螺母,与高强螺杆组合成一种新的单边螺栓连接副,可用于钢管柱框架节点.为研究钢板组合螺栓抗拉承载力和破坏机理,在本组试验研究的基础上对4类钢板组合螺栓共64个试件进行单调拉伸数值模拟,以板厚和螺杆直径为研究变量,包括Q345B、45号钢、Q460C和Q690D四种钢材和10.9级M16、M20、M24、M27和M30五种规格高强螺栓.结果表明:Q345B、Q460C和Q690D均可作为45号钢的替代材料;钢板组合螺栓在锚固可靠的条件下,可按螺杆螺纹极限抗拉荷载的70%作为其抗拉设计值;钢板较薄时,发生钢板螺纹滑牙破坏,螺栓拔出,螺杆最大应力位于锚固区,钢板向外凸起,凸起量大于支点间距的1/200;钢板较厚时,发生螺杆拉断破坏,螺杆最大应力位于构造区,两种破坏模式中钢板的最大应力均位于钢板螺纹第一扣处.为保证钢板组合螺栓不发生钢板螺纹滑牙破坏,建议Q345B钢板厚度不宜低于1.15d;Q460C钢板厚度不宜低于1.10d;Q690D钢板厚度不宜低于0.95d,根据弹性力学和螺纹传力机理推导高强钢板组合螺栓抗拉承载力公式,公式计算结果与有限元结果吻合良好,研究成果可为钢板组合螺栓的设计提供参考.