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。     

航空圆柱滚子轴承热力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。     

径向磁力轴承的温度场分析与计算

磁力轴承一般都安装在密封的壳体内,通风和散热条件差,系统温度过高会导致转子部件热膨胀．产生热应力或改变磁力轴承定子与转子间的间隙,从而降低系统的可靠性。采用ANSYS热分析模块对径向磁力轴承进行温度场数值分析,在考虑传导和对流的传热方式基础上,建立径向磁力轴承热态分析有限元模型,得到了径向磁力轴承的温度场分布,利用HY-2988G红外热像仪测量了径向磁力轴承的温度场分布,实验测值与分析所得温度值基本相符。为径向磁力轴承的热设计及总体结构设计提供了重要依据。     

注塑模充填过程三维热-结构耦合仿真分析

采用有限元法对洗手液瓶注塑模充填过程瞬态温度场和热应力场进行了研究,通过建立三维瞬态温度场以及热应力场的数值模型,运用ANSYS软件对注塑模进行了温度场分析,获得了注塑模在充填过程中温度场分布规律。并在温度场的基础上,采用热-结构耦合分析方法,得到了注塑模内部重要零件的热应力分布和变形情况。结果表明,注塑模在充填过程中温度场呈不均匀分布,型芯和滑块等零件产生了较大的热应力,极大程度地削弱了结构的强度。减小由于温度场分布不均而引起的热变形干涉,降低模具内部热应力,可延长模具使用寿命,为合理设计注塑模冷却系统提供了理论指导。     

考虑径向热力耦合的主轴-轴承系统热网络稳态温度场分析

为快速有效地预测主轴-轴承系统的稳态温度场,考虑径向热应力、离心应力及装配应力的影响,利用主轴-轴承径向热力耦合热网络模型,分析了轴系的发热特性。结果表明:主轴-轴承系统在轴承处温升明显,螺旋冷却管道对降低轴承外圈温升作用明显,随着转速的升高,轴承温升加剧,冷却效果也更加显著。     

航空发动机轴承腔热状态参数的分析模型

本文分析了影响轴承腔热状态的主要热源,建立了轴承及石墨密封摩擦热的计算模型、密封热泄漏量的计算模型、对流换热系数的计算模型及轴承腔温度场计算模型。这些模型的建立为轴承腔温度场和发动机最佳滑油量的计算奠定了基础。     

基于Abaqus转向架对角线检具热变形仿真分析

以Abaqus软件为平台,通过有限元方法,在已知温度场的前提下,依据热应力分析理论,研究了铁路货车转向架对角线检具的应变情况。结果表明,温度场在0~28℃之间,测量值变化范围为2 706~2 706.88 mm,为铁路货车量检具设计研究提供了参考。     

飞机刹车副的三维瞬态温度场和热应力仿真分析

飞机的刹车装置是利用摩擦产生制动将高速运动的动能转换成热能,产生的高温使摩擦材料的物理、化学性质发生变化,由于较大的温度梯度的出现使刹车盘上存在非常大的热应力,使刹车系统的安全性能受到威胁,所以对刹车盘瞬态温度场和由此产生的热应力进行计算就显得非常必要。针对飞机刹车盘瞬态温度场和热应力仿真建立了有限元模型,有限元网格划分采用六面体结构。对刹车过程进行了理论分析与计算,并运用MSC PATRAN/MARC软件对其进行了仿真计算。刹车副的最高温度为1 020℃,与刹车副温度场的经验值基本吻合,在以温度场和刹车副的位移约束为边界条件计算得到刹车副的热应力。热应力的分布特点和温度梯度是一致的,所以热应力的计算结果是合理可行的,可以应用于飞机刹车盘设计过程中。     

热应力对机翼结构固有频率的影响分析

研究了热应力对飞行器机翼结构固有频率的影响。用ANSYS建立机翼结构有限元模型,计算了均匀温度场、非均匀温度场和非均匀可变温度场条件下的结构热应力分布和振动模态。根据固有振动的结构变形,分析了热应力对固有频率的影响效应。研究结果表明,热环境下机翼结构因材料属性的退化导致固有频率下降,但对于振型节线处于翼面内部的振动模态,附加热应力刚度矩阵在结构总刚度矩阵变化中起主导作用,使该阶固有频率增大。     

基于显微照片的增层模型涂层温度场模拟

熔射成形中涂层的使用性能与其残余热应力密切相关,而残余热应力则是由于沉积过程中温度场分布不均匀导致的,因此,研究涂层温度场是分析其残余热应力的基础。针对现有涂层沉积温度场模拟普遍采用的增层模型不能考虑涂层孔隙的缺陷,提出一种基于显微照片的含孔隙涂层生长增层模型,并使用该模型对其温度场进行模拟。计算结果表明,孔隙不仅对沉积过程中的涂层温度场具有重要影响,而且对基体温度场也有影响。涂层中靠近孔隙的位置其温度下降比远离孔隙位置更慢,且沉积初期这种差异更明显。含孔隙涂层温度场的模拟为含孔隙涂层残余热应力的研究及涂层起翘、开裂和剥落等失效机理的分析提供了基础。     

动车转向架构架强度分析

以CRH3动车转向架为研究对象,针对动车转向架构架的结构特点和受力特性,建立CRH3动车转向架构架的实体模型,根据TB/T 2368-2005《动力转向架构架强度试验方法》规范确定了构架的载荷工况,并将实体模型导入有限元分析软件ANSYS中对构架进行强度分析。分析结果表明：构架各部位的最大应力值均小于材料的许用应力,构架满足静强度和疲劳强度设计要求。     

动车组转向架轴承局部损伤振动特性分析

针对动车组转向架轴承,根据轴承故障产生机理建立了轴承故障动力学工程模型。模型充分考虑了车轴弯曲刚度、轴承间隙及滚动体和滚道间的非线性接触力等因素,并包含内圈、外圈以及滚动体故障轴承动力学模型,使用龙格库塔数值积分方法进行了动力学仿真分析。针对实际轴承搭建实验台,对不同故障类型及不同程度故障进行了实际测试。仿真分析与实验结果吻合度较高,最大误差不超过5%,证明了该动力学模型的有效性。     

基于格子Boltzmann方法的动压气体轴承黏性热耗散研究

箔片气体轴承微间隙内的流场常处于滑移区,甚至过渡区,会出现一些微观效应,其热特性的研究采用宏观方法已不再合适。为研究不同工况下动压气体轴承间隙热特性变化规律,基于格子Boltzmann方法建立包含黏性热耗散项的径向轴承间隙传热数值模型;采用总能形式的双分布函数热模型,通过有限差分离散将其应用到贴体网格中,同时引入速度滑移和温度阶跃边界条件,通过数值计算得到不同参数下的轴承间隙气膜温度分布,并分析了不同埃克特数（Ec）、偏心率和转速条件以及温度阶跃对黏性热耗散的影响。结果表明,当Ec数、偏心率和转速增大时,气膜最高温度增加,两侧的温度阶跃增加;温度阶跃效应的忽略均会导致黏性热耗散量不同程度的低估。     

径向游隙对角接触球轴承两相流热特性的影响

径向游隙直接影响角接触球轴承内部两相流的分布以及热特性。为探究不同径向游隙下角接触球轴承油气润滑两相流热特性变化规律,基于两相流理论以及轴承换热机制,建立数值分析模型模拟轴承腔内油气两相流流动特性,分析径向游隙和轴承运行工况对轴承腔内流场分布以及温升的影响,并通过轴承温升试验验证了仿真结果。结果表明：油气两相流中油相受离心力影响主要分布在轴承外圈,径向游隙增大使得油相体积分数减少;轴承温升随着径向游隙增大而减少,一定程度上增大径向游隙可以减少轴承生热量。研究结果为探究角接触球轴承油气润滑热特性以及改善轴承腔结构参数提供了参考。     

考虑摩擦副接触应力场和冷却流场的湿式离合器温度场分析

温度对湿式离合器摩擦副的摩擦特性和热失效具有重要影响。为了获取湿式离合器温度场的分布规律,建立摩擦副接触应力分布有限元模型和摩擦片沟槽内冷却流场数值计算模型,获得了摩擦副接触应力随离合器接合油压的变化规律和冷却流场对流换热随离合器转速的变化规律。在此基础上,提出考虑离合器摩擦副接触应力分布时变特性和冷却流场分布时变特性的离合器温度场数值计算模型。将所建温度场模型的仿真结果与试验结果作对比,验证了所建温度场模型的正确性。通过计算获得了湿式离合器接合过程中不同钢片在半径和厚度方向的温度分布规律,揭示了摩擦副接触应力场和摩擦片沟槽内冷却流场对离合器温度场的影响规律。结果表明,在离合器摩擦副半径方向上,摩擦副的温度分布规律与接触应力分布规律相一致。而摩擦片沟槽内冷却流场的对流换热主要影响离合器同步阶段的温度分布。     

空气弹簧支撑控制模式对车辆曲线通过性能的影响

目前,我国的动车组CRH1、CRH2、CRH3和CRH5都采用了空气弹簧,其不仅起到支撑车体并隔振的作用,且可以维持车体在不同静载荷下都与轨面保持一定的高度,但它们采用的空簧存在较大的差别,比如CRH3采用的是2点支撑控制,而其他动车采用的是4点支撑控制,且国内铁路提速车辆一般都采用四点支撑控制,与之相关的汽车较多采用...     

环面接触复层多孔轴承热流体动压润滑性能及生/传热机制分析

为分析热效应对多孔环面接触复层含油轴承流体润滑性能的影响,建立环面接触复层含油轴承系统的热流体动压润滑模型,数值分析轴承系统的温度场及速度场分布,讨论考虑热效应时的复层含油轴承流体润滑问题及其生热、传热机制。结果表明：从轴承底面到摩擦对偶面,温度呈先升高后降低趋势,径向上温度随着半径增加而升高,系统的最高温度位于油膜区外环面上的最小膜厚处;轴承系统中的热量主要由油膜相对剪切发生,周向相对运动速度是系统生热的主要影响因素,温度与周向速度的分布形态相似,油膜产生的热量通过对流换热逐渐向多孔轴承中传导,轴承表层厚度或渗透率降低,对流换热效果变差,轴承系统中温度升高,热效应对润滑性能的影响变大;考虑热效应后,油膜润滑性能变差,但数值分析精度提高,数值结果更接近试验实测值。     

地铁制动电阻的强非线性热力耦合分析

地铁用制动电阻在非线性动态热应力作用下发生弹塑性大变形。为分析变形机理，建立热力耦合的有限元模型，其中包括考虑热冲击和变形功影响而建立的非线性瞬态温度场模型，考虑几何非线性及材料非线性的位移场模型，求得改进应力场的最小二乘法模型。应用有限元程序自动生成系统(finite element program generator，FEPG)进行具体的求解计算。最终数值结果表明，计算变形与实际变形情况相符，验证了分析模型的有效性。根据每一迭代步的温度和位移解回归得到温度与变形的关系曲线，为采取控制变形的方法提供理论依据。     

耦合作用下涡旋动盘形变与应力的仿真分析

运用有限元分析软件ANSYS,分析了在特定气体载荷与温度载荷耦合作用下涡旋齿的形变与应力的变化,并在气体、温度载荷变化的情况下,研究其形变的变化规律。被压缩的气体对涡旋齿产生气体力载荷,由气体被压缩、动静盘间的摩擦产生的温度载荷,会引起动盘的热变形与热应力。分析结果表明,温度载荷是影响涡旋齿变形的主要因素。由于涡旋齿头部位受到气体力最大、温度最高,耦合作用下涡旋齿最大变形发生在涡旋齿头顶部;由于主轴对轴承孔内壁的约束作用,最大应力发生在主轴承孔内壁与底盘接触的部位。     

滚动轴承的温度场和热变形分析

基于传热学和摩擦学理论,建立了滚动轴承相应的稳态温度场和热变形的三维热分析有限元模型,运用ANSYS分析了处于热平衡状态的滚针轴承、圆锥滚子轴承的温度和热变形,为研究滚动轴承的热变形和游隙问题提供了参考和依据。