考虑弹性变形的柱塞泵配流副温度特性研究

针对柱塞泵配流副的温度特性问题,建立了柱塞泵配流副的数学模型,在考虑弹性变形情况下,对柱塞泵配流副温度特性进行了研究.运用Fortran和MATLAB软件对数学模型进行了计算仿真,在油膜压力作用下,计算了配流副的弹性变形分布形态,得到了配流副的热弹流分布;对比了不同工况参数下的油膜温度最高值,分析得出了油膜的油液黏度、...     

金属材料表面激光藕合系数的反演

为了能通过背光面温度测量获得材料激光耦合系数,从傅里叶热传导方程出发,在一定的近似条件下推导出了不透明金属材料的表面激光耦合系数与背光面温升的关系表达式,给出了工程反演算法.采用两种不同的方法对反演算法进行了验证:一是用反演算法计算30CrMnSiA材料的1.3μm激光耦合系数,与文献报道的实验测量值进行比较;另外是实...     

侧压过程板坯温度变化的研究与分析

利用热力耦合有限元的理论,建立了板坯侧压过程的三维热力耦合有限元仿真模型.得到了板坯在稳态变形区内节点温度和轧制力随时间的变化规律,通过轧制力的模拟结果和试验数据比较可知,两者吻合良好.分析结果为板坯侧压规程的制定和轧制力的在线预报提供了理论依据.     

选择性激光烧结快速成型制件翘曲变形的研究

针对翘曲变形对选择性激光烧结(SLS)成形精度的影响很大的问题,通过在HRPS-ⅢA型成型机上进行快速成型试验,找出产生翘曲变形的根本原因,得到了激光扫描速度和激光功率、粉末预热温度等工艺参数对翘曲变形的影响规律,并研究了减小翘曲变形的有效措施。     

航空圆柱滚子轴承热弹耦合下疲劳寿命研究

以M50NiL航空圆柱滚子轴承为研究对象,基于Lundberg Palmgren疲劳寿命理论和Hertz接触理论,结合Goodman公式及材料P S N曲线,综合考虑热应力和结构应力的共同作用,建立其疲劳寿命模型。该模型主要与最大Hertz接触应力及材料系数相关。在有限元软件ANSYS求解应力过程中,采用热塑性有限元法,计算温度场载荷;将摩擦热载荷产生的温度场和热应力分布做为应力分析的边界条件,推导轴承在热力耦合下的应力分布规律,并对某直升机单工况作用下的主减速器圆柱滚子轴承给出疲劳寿命评估,评估表明与试验值误差仅为1161%。研究结果表明,该疲劳寿命模型综合考虑热应力和结构应力的影响,是一种安全、有效的疲劳寿命估算方法。     

基于弹流耦合算法的船舶艉轴承润滑特性分析

采用耦合算法研究不同因素对船舶艉轴承弹流润滑性能的影响。以重载工况的船舶艉轴承为研究对象,建立轴瓦三维有限单元模型;通过有限单元法结合耦合算法求解油膜压力、油膜厚度、弹性变形,探讨了弹性模量、轴承间隙、长径比3种影响因素对艉轴承弹流润滑特性的动态影响。结果表明：弹性变形和油膜压力沿周向和轴向都近似抛物线分布,呈现先增后减的趋势,在周向180°附近取得最大值,因此在轴承周向和轴向的中点附近受轴承参数的影响较大,润滑状况需要特别关注;随弹性模量增加,油膜峰值压力增加,最大弹性变形量和最小厚度均减小,摩擦力和端泄流量同时增加,因此在一定区间内增大弹性模量能有效减小轴瓦产生的弹性变形;随轴承间隙增大,油膜峰值压力增加,最大弹性变形量和最小油膜厚度均减小,摩擦力和端泄流量变化不明显,因此在轴承安装时需控制合理的轴承间隙,确保轴承处于良好的润滑环境;随长径比增大,最大弹性变形量近似线性增加,油膜峰值压力、摩擦力、端泄流量均减小,最小油膜厚度几乎不变,因此在设计艉轴承长径比时,应综合考虑艉轴承在重载工况下可能产生的弹性变形以及弹性变形对润滑特性的影响。     

激光辐照碳纤维的冲量耦合特性研究

本文对空间碎片材料碳纤维的冲量耦合特性进行了实验研究。设计了脉冲激光烧蚀光斑尺寸测量分析方法,测量获得了不同激光能量下的烧蚀光斑尺寸。基于扭摆微冲量测量原理,测量纳秒激光烧蚀碳纤维T300的冲量,研究结果表明,在能量密度达到6 J/cm2之前,冲量和冲量耦合系数均迅速增加,当能量密度达到6 J/cm2后,由于等离子体屏蔽效应的影响,冲量增加变缓,而冲量耦合系数逐渐下降。此外,为了分析烧蚀羽流对冲量耦合特性的影响,计算了不同能量密度下的羽流透射率,计算结果表明,冲量耦合系数下降阶段对应着较低的羽流透射率,即该阶段产生了较强的的等离子体屏蔽效应。     

复杂薄壁零件激光快速成形过程的热力耦合场数值模拟

研究直接激光成形过程中叶片温度场与热应力场的关系,改善成形质量.以空心叶片为例,根据激光测量仪测得的散点图,用圆弧逼近得到叶片的近似轮廓.利用有限元软件MSC.Marc建立Ti-6Al-4V(TC4)圆弧逼近的空心叶片的有限元模型,并对激光直接成形过程进行数值模拟,得到叶片在成形过程以及冷却过程中的温度场和热应力场.随着成形的进行,由于热量的积累,成形叶片的温度不断升高,已成形部位的热应力随着成形过程的热循环不断变化,小曲率半径处的热应力大,且热循环对热应力变化影响较小;在直接激光成形结束后,整体温度开始下降,各处的热应力都逐渐升高.通过分析温度场和热应力场的分布情况,得到不同曲率半径对温度场和热应力场的影响规律.基于模拟结果,总结的规律和试验经验,提出改善成形质量的有效方法.并利用激光直接成形技术,加工出模拟分析模型的实物零件,验证模拟和结论的正确性.     

飞秒激光烧蚀不锈钢的实验研究

进行了飞秒激光烧蚀不锈钢(SUS420)的工艺实验研究。采用波长为780nm,脉宽为164fs,频率为1k Hz的飞秒激光照射不锈钢。对比分析了长短脉冲激光烧蚀不锈钢的作用过程,计算了单脉冲飞秒激光烧蚀不锈钢的烧蚀阈值和烧蚀阈值随脉冲数量改变的累计系数,研究了不同激光参数烧蚀不锈钢的工艺规律。结果表明:飞秒激光烧蚀金属材料的过程中对加工区域周围具有较小的热影响;单脉冲飞秒激光烧蚀不锈钢的烧蚀阈值为0.25J/cm2,烧蚀阈值随脉冲数量改变的累计系数为0.68;飞秒激光脉冲能量对烧蚀孔孔径的增加比较明显,脉冲数量对烧蚀孔孔深的增加比较显著。     

多场作用下放气活门温度分布及变形分析

针对放气活门在多场作用下的温度分布和变形问题.首先,综合考虑放气活门的内介质和外环境的综合作用,建立放气活门热流固耦合仿真模型,得到放气活门的温度分布气压载荷,对放气活门的温度分布进行分析,得到关键位置的温度分布.然后考虑放气活门的安装约束,将温度和流固交界面上的气压作为初始载荷对放气活门的间隙变形进行重点分析,最终得...     

基于热力耦合的镶嵌式机械密封端面变形分析

以镶嵌式机械密封为研究对象,通过受力分析和热传导方程,将热、力两个物理场进行耦合求解,建立机械密封动环组件热力耦合仿真模型。基于热力耦合模型计算不同应力情况下端面变形量和不同过盈量下的结合面接触应力、端面变形量,并分析动环厚度对端面温度场、应力分布以及端面变形量的影响。结果表明,热应力对端面变形的影响大于结构应力,故不能忽略热应力对机械密封组件的影响;动环过盈量增大使得端面变形量和结合面接触应力逐渐增大,动环厚度的增大使得最大温度呈下降趋势,最高温度出现在动环内径处,端面间隙由收敛型转变为发散型。因此,在对机械密封结构进行设计时,采用较小的过盈量和动环厚度,可以减少动环端面的变形量。     

辊压机液体静压轴承的设计及性能研究

辊压机滚动轴承存在的寿命短、体型大、经济性低等缺点,严重制约辊压机向着大型化方向发展。设计一种可替代滚动轴承的液体静压轴承并进行轴承性能分析。为了提高辊压机轴承在两辊水平轴线方向的承载力,将轴承设计为定量供油式的沿周向呈不等面积油腔分布的静压轴承。考虑弹性变形的影响,采用流体动力润滑理论研究轴承的各项性能。结果表明,所设计的轴承基本可以满足轴承的承载力、稳定运转等要求。考虑弹性变形后,压力分布变化较小,最小油膜厚度增大且呈中间大两头小的分布规律,可能会导致轴承两端磨损较快,轴承制造时可以采取适当提高轴承材料性能的方法来降低这种可能性。     

紫外激光单脉冲辐照损伤金属薄膜的数值模拟研究

针对不同厚度的镍膜以及金膜,利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics研究了波长248nm、矩形脉冲宽度14ns激光辐照损伤阈值随膜厚变化的物理过程。本研究与他人的理论计算和实验测得的结果基本一致,研究表明:在高强度单脉冲激光均匀辐照下,金属薄膜表面的损伤主要是由于激光能量在其材料内部的沉积而导致的热效应引起的;当金属薄膜的厚度小于其光学吸收长度时(镍膜厚度<8nm,金膜厚度<12nm),其熔融损伤阈值随着薄膜厚度的增加而减小;当薄膜厚度大于光学吸收长度而小于其热扩散长度时(镍膜厚度8~730nm,金膜厚度12~1 050nm),其熔融损伤阈值随薄膜厚度增加而线性增加;当薄膜厚度大于其热扩散长度时(镍膜厚度>730nm,金膜厚度>1 050nm),其熔融损伤阈值随薄膜厚度的增大基本保持不变。     

随机载荷下机械弹性车轮的热力耦合耐久性研究

为了预测机械弹性车轮在直线行驶工况且承受路面不平导致的随机载荷的条件下所能达到的最大行驶里程,对机械弹性车轮耐久性进行了研究.结合车轮的结构特性,建立了用于耐久性研究的有限元模型.考虑路面不平度,确定车速与车轮动载荷、动载系数的关系,并以等效循环载荷加载至车轮.基于疲劳损伤理论和疲劳试验方法,利用Fe-safe软件对车...     

金属铝靶在纳秒脉冲激光与连续激光组合辐照下的温度特性研究

本文研究了纳秒脉冲激光与连续激光组合辐照下的铝靶温度变化情况。根据一维热传导基本模型,建立激光辐照铝靶温度变化物理模型。通过仿真分析发现,在激光能量密度相同条件下,与连续激光辐照相比,纳秒脉冲激光辐照下的铝靶表面温度先急剧增大,随着脉冲激光作用结束,靶面温度急剧下降。在组合激光辐照下,靶面温度急剧增大的时刻与脉冲激光开始作用时刻基本相同,且金属铝靶内部温度显著变化仅发生在表面微米级厚度内。     

光纤耦合的激光喇曼微区分析装置的研究

本文揭示了一种光纤耦合的激光喇曼微区分析装置的原理与结构，并展示了用该装置对硫磺样品和掺铁铌酸锂（ＬｉＮｂＯ３＋Ｆｅ）双轴晶体实测的显微喇曼光谱图。该装置具有较好的集光效果，其空间分辨率优于１５μｍ。     

激光等离子计量分析术的研究

本文就含化学过程的等离子体计量分析术及纯物理过程的等离子计量分析术作一理论分析。将基于聚焦强脉冲激光产生等离子体而后再分析其物理、化学过程的分析计量方法命名为等离子计量分析术。油田岩样中的芳香丰度是油田综合勘探中的一个重要指标。我校受石油部石油勘探研究院委托对全国十三个陆相油田岩样进行了激光等离子计量分析以确定其芳香丰度。我们应用基于纯物理过程的等离子计量方法的激光过滤式质谱曾测出缝剖面接区及过渡区各点氢离子的计数与非区本底氢离子计数，其比值称为相对氢指数D。从而获得铜靶表面测点处氢离于浓度的信息。激光等离子计量分析术有关广阔的应用领域，它是激光应用新兴的分析方法。在理论与实践上均有待进一步完善与发展。     

基于选区激光熔化铜合金温度场的粉末层厚调控研究

在选区激光熔化(SLM)加工过程中,粉末层厚是选区激光熔化加工中重要的调控参数之一,合理的粉末层厚既可以提高成型质量又可以提高成型效率。基于SLM温度场模型,研究了温度场运动动态过程,预测了温度场温度和熔池大小,并且定量分析了粉末层厚对温度场温度和熔池大小的影响,研究表明：粉末层厚对温度的影响较小,对于熔池长度的影响相对于熔池宽度和深度更为明显。     

金属表面污染物的激光清洗研究现状与展望

清洗是绿色再制造过程中的重要工序,传统的清洗方法会对环境造成不同程度污染。近几年国内外学者一直在研究各种有利于环境保护的清洗方法,激光清洗就是其中一种。激光清洗作为一种新型的绿色清洗方法,在许多领域中正在规模化应用,但是在机械清洗领域方面的应用还只是小范围涉及。本文结合国内外激光清洗在金属件上的研究现状,综述了激光清洗技术基本原理、清洗金属件的试验研究、激光清洗的优缺点等,并展望了该领域未来的发展方向。