土壤与非光滑表面减粘降阻界面动力学模型

根据土壤车辆系统力学的理论，对具有普遍意义的波纹非光滑形态建立了波纹形仿生推土板切削粘性土壤时的切削阻力力学模型，并进行了实验验证，计算值与实测值吻合很好，同时进行了非光滑表面减粘降阻机理分析。     

蚯蚓体表与土壤接触界面动态行为仿真

应用离散元软件PFC2D建立了蚯蚓波纹体表与土壤界面动态行为仿真模型,对比分析了光滑和波纹试样的接触界面、接触力场和接触颗粒数以及滑动阻力,得出:当波纹表面的摩擦力与土壤颗粒对波纹凸起处的向后推力之和小于光滑表面的摩擦力时,波纹表面起到减阻作用;如果土壤颗粒对波纹表面凸起处的向后推力过大,波纹会起到增加阻力的作用。另外,试样运动时,波纹表面比光滑表面对土壤的扰动大。随着垂直载荷的增加,波纹表面和光滑表面的滑动阻力均增加,且波纹表面的降阻效果减弱;随着前进速度的增加,2种试样滑动阻力的增加,但波纹表面的滑动阻力的增长小于光滑表面,即速度高时波纹表面降阻明显。结果表明:蚯蚓非光滑表面的减阻能力与接触界面特性和外部条件有关。研究结果可为揭示非光滑表面的减阻机制提供研究方法和参考。     

鳞片形非光滑表面的仿生设计

对典型土壤动物鳞片形体表进行了研究,并建立了鳞片形非光滑表面的数学模型。根据此模型设计的仿生鳞片形非光滑推土板在进行土壤切削试验时不发生粘附,与光滑推土板相比,可平均降低推土阻力约１５％。     

仿生非光滑注射器针头注射过程接触有限元模拟

应用接触非线性有限元方法对普通针头及两种分别具有锯齿形和波纹形仿生非光滑表面针头的注射过程进行了数值模拟,求得了软组织在该过程中应力、速度、动能和内能的变化时间历程,直观描述了非光滑表面对针头在注射这一动态过程中的影响。通过三种针头的对比和分析表明,仿生非光滑针头具有减阻和减痛效果,并且具有波纹形非光滑表面的针头效果更加明显,与试验研究结果吻合。     

凸包型推土板减粘降阻的有限元分析

仿生几何非光滑表面的减粘降阻功效已被大量的试验研究所证实。由于几何非光滑结构单元的大小和分布对减粘降阻效果具有显著的影响，故对其与土壤相互作用的定量分析是必要的。本文对凸包型几何非光滑表面与土壤相互作用进行了三维有限元分析，并将其同光滑表面与土壤相互作用的有限元分析结果进行了比较，分析了减粘降阻的原因。     

凸包型推土板减粘降阻的有限元分析

仿生几何非光滑表面的减粘降阻功效已被大量的试验研究所证实。由于几何非光滑结构单元的大小和分布对减粘降阻效果具有显著的影响，故对其与土壤相互作用的定量分析是必要的。本文对凸包型几何非光滑表面与土壤相互作用进行了三维有限元分析，并将其同光滑表面与土壤相互作用的有限元分析结果进行了比较，分析了减粘降阻的原因。     

部件复杂表面影响土壤扰动行为的离散元宏细观分析

通过分析毛管水形成液桥对土壤微观力学结构的影响,引入并行约束来表征土壤颗粒间液桥的黏性作用,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对波纹形复杂表面推土板前端土壤的动态扰动行为进行了离散元宏细观模拟。结果表明,离散元模拟不仅准确再现了实验分析中复杂表面结构对土壤动态扰动行为影响的研究结果,而且从土壤颗粒运动以及土块破碎等细观角度准确分析了触土部件复杂表面对土壤动态扰动行为的影响因素和机理。     

鳞片形非光滑表面的仿生设计

对黄型土壤动物鳞片形体表进了研究，并建立了鳞片形非光滑表面的数学模型。     

凹坑形貌对线接触摩擦副耐磨性的影响

在线接触摩擦副中,非光滑结构单元的凹坑、凸包、波纹、鳞片形态等表面凹坑形貌对其耐磨性有一定的影响,其中凹坑的直径、深度对耐磨性的影响十分显著。以圆形凹坑非光滑形貌为例,采用有限元仿真分析的方法,对非光滑表面凹坑不同直径和深度的磨损过程进行了分析,研究了仿生非光滑表面对摩擦副耐磨性影响的程度。研究结果表明:线性摩擦副工作过程中,凹坑间距为1 000 m的条件下,摩擦副表面的等效应力和摩擦力随着圆形凹坑直径的增大而增大,随其深度的增大而呈抛物线增长;且在凹坑直径为100 m、深度为300 m时,矩形块的耐磨性最优。     

仿生圆盘犁犁体设计与制作

圆盘犁犁体的工作方式和受力特点与其它触土部件有较大差异。本文从仿生学角度出发，基于土壤动物体表非光滑构成脱土原理，在标准型普通圆盘犁犁体上堆焊仿生几何非光滑结构单元，从而对圆盘犁犁体进行仿生设计制作，使之既满足耕作要求，又能减粘脱土，降低耕作阻力。文中确定了_仿生几何非光滑结构单元的类型、数量、尺寸、分布和材料，分析了制作工艺方法，指出了具体的工艺流程，并制作完成了试验用仿生圆盘犁犁体，为仿生圆盘犁减粘降阻试验研究创造了条件。     

弯曲圆波导中模式耦合的研究

讨论了波纹圆波导中的模式与光滑圆波导中模式之间的关系,从波纹弯曲圆波导中模式间耦合系数的表达式,导出了光滑弯曲圆波导中所有可能产生耦合的同向与反向传播模式间耦合系数的显式。     

对称V形槽切削的切削力研究

经理论分析，在适当简化的基础上，采用数学、力学方法建立了对称Ｖ形槽直角切削的切削模型．在此基础上推导出了对称Ｖ形槽直角切削的切削力理论公式及切削方程式，并对切削力公式进行了实验验证．结果表明，当刀尖角较大时，理论预测值与实验值符合较好．     

对称V形槽切削的切削力研究

经理论分析，在适当简化的基础上，采用数学、力学方法建立了对称Ｖ形槽直角切削的切削模型．在此基础上推导出了对称Ｖ形槽直角切削的切削力理论公式及切削方程式，并对切削力公式进行了实验验证．结果表明，当刀尖角较大时，理论预测值与实验值符合较好．     

同时考虑刀具和工件子系统参数影响的再生颤振

力学与切削速度垂直的平面中发生再生型颤振，进行了研究。将工件子系统和刀具子系统简化为单自由度模型，建立了切削系统的传递函数分析模型，并计算分析了切削系统的各类参数对颤振稳定性阈限的影响，提出了相应的改善切削加工稳定性的措施。     

油管内玻璃钢涂层去除机械加工的变形分析

针对油管内玻璃钢涂层的浮动切削去除工艺方法，根据其拉杆和切削头的工作状态，建立了力学模型，并进行了静态和动态计算．对其参数结果分析表明，适当成小刀具组件质量或提高弹簧刚度可以有效提高系统的切削性能，为切削工艺的改进提供了依据．     

全断面盾构掘进机切削刀具的计算力学模型求解

以土力学及塑性力学理论为基础,深入分析了盾构刀具的切削机理,基于朗肯理论提出一种细化的刀具载荷的计算方法。通过建立切削刀不同部位与土相互作用的力学模型,推导出切削刀切削土体过程中切削阻力的表达式,并通过实例计算对切削刀所受的切削载荷进行了量化研究,为切削型刀具的地质适应性设计提供了一定的理论依据。     

正交切削变形区的力学研究

对正交切削过程的力学边界条件进行合理假设。根据力学边界条件构造金属切削过程塑性变形区的滑移线场和速度场。     

黄燊华的《切削力学》出版

由我院副院长黄燊华教授编的《切削力学》已由机械工业出版社出版。该书是根据高等学校机械制造(冷加工)类教材编审委员会刀具教材编审组审定的编写提纲编写的,主要内容是运用工程塑性理论的方法分析切削过程的力学条件;包括切削过程教学力学模型的完善化、切削变形区内应力场和速度场的计算、切削过程有关现象的力学机理和切削过程有关力学因素的公式化。为了使只有材料力学和切削原理知识准备的同志能通过学习该书,循序渐进地掌握切削力学的原理和技巧,该书首先扼要地系统阐述工程塑性理论,再由浅入深地阐明切削力学各     

仿生注射针具痛感试验分析

通过用不同力度夹尾,分别观察夹尾前后的血压变化。结果表明,重度夹尾引起大鼠血压降低程度明显大于轻度夹尾,说明疼痛感越强,引起血压下降越明显。分别用光滑针和波纹形针以同一力度和相同时间刺鼠观察大鼠血压变化。结果显示:光滑针刺引起的血压降低量(-1.99±0.45 kPa),明显大于波纹形针刺引起的血压降低量(-0.96±0.32 kPa),具有极其显著的统计学差异(p<0.0001),且光滑针刺引起血压变化持续的时间(16.60±5.19 s),明显长于波纹形针刺引起血压变化的持续时间(8.47±3.68 s),说明光滑针刺引起的疼痛程度明显高于波纹形针刺引起的疼痛程度。     

混凝土肋式转向装置力学性能

针对波纹钢腹板体外预应力箱梁结构的力学和构造特点,采用有限元分析与实验研究相结合的方法,研究用于波纹钢腹板体外预应力箱梁的混凝土肋式转向装置的承载机理、受力特点、破坏形态、极限承载力等力学特性．采用非线性有限元方法对结构从加载开始直至破坏的受力全过程进行了模拟分析,并用实验对有限元分析的结果进行验证,二者吻合良好．结果...