求解线接触弹流润滑完全数值解的多重网格复合直接迭代法

本文将近来发展起来的一种新型数值计算技术一多重网格法引入求解线接触弹流润滑问题，并将求解弹流润滑中的有效迭代模式一复合直接失代模式与多重网格法相结合，使求解过程既快又稳定，精度又高。该方法可推广到其它耦合场问题的数值求解。     

求解线接触热弹流润滑问题的多目标最优化方法

本文给出了求解线接触热弹流润滑问题中线非线性方程组的多目标最优化方法，该法把求解润滑油膜压力函数和油膜厚度函数的微分方程转化成为求解一个双目标优化问题，求得了压力和膜厚的解析解，所得结果符合热弹流润滑的经典理论。     

等代数结构面网格剖分下三维弹性问题的代数多重网格法

在一种等代数结构面网格剖分下,建立了求解三维弹性问题有限元方程的代数多重网格法及相应的预处理共轭梯度法,详细描述了代数多重网格方法中网格粗化技术与插值算子的构造,并将所构造的代数多重网格法应用于某些实际问题如非均匀介质、高应力梯度问题的数值求解。结果表明,建立的代数多重网格法对求解三维弹性问题是十分有效的,具有很好的鲁棒性,较直接解法和其它常用迭代方法具有明显的优越性。     

振动冲击对海水润滑塑料轴承时变热弹流润滑的影响

建立了冲击载荷作用下综合考虑热效应和时变效应的海水润滑塑料轴承弹流润滑数学模型;利用压力求解的多重网格法,弹性变形的多重网格积分法及温度求解的逐列扫描技术数值模拟了连续冲击载荷作用下海水润滑膜压力及膜厚的分布;对比分析了正弦周期脉冲及三角形周期脉冲作用下的润滑膜中心压力、中心膜厚及最小膜厚随时间变化的特性;讨论了载荷幅值及脉宽对润滑膜特性的影响。数值计算结果表明,压力的变化周期同载荷的一致,膜厚的变化滞后于冲击载荷及压力的变化;随载荷幅值的增大,压力和膜厚的振幅增大,中心压力的对称线下移,相应膜厚的对称线上移;随脉宽的增大,中心压力的最大值变大,最小膜厚的最小值变小。     

重载径向轴承三维弹性流体润滑的有限元和边界元耦合数值分析

本文采用有限元和边界元技术分析了重载径向轴承的三维弹性流体润滑(EHL)问题,并提出了一种精度高、收敛快的加权迭代计算模式,用该计算模式成功地求解了由二阶Reynolds方程、粘压方程和三维弹性方程组成的非线性方程组,得到了在各种大偏心率下轴承材料分别为钢、铜和巴氏合金的径向轴承的弹流静特性参数。     

代数多重网格法在岩体力学有限元分析中的应用

代数多重网格法具有存贮量小、收敛精度高和计算时间少等优点,将代数多重网格方法引入到岩体力学有限元计算领域,论述了基于单元聚集和能量极小意义下适于岩体力学有限元求解的代数多重网格粗化策略与插值算子,并详细描述了相应的代数多重网格算法。数值试验表明:在岩体力学与工程问题的有限元数值计算中,代数多重网格求解法是高效的、适用的,较直接法和其他常用迭代方法具有明显的优越性。     

滤波减速器润滑特性研究

为了研究啮合位置、载荷、转速等因素对滤波减速器润滑特性的影响, 建立了滤波减速器的内啮合润滑模型,将牛顿(有限元)法应用到弹流润滑方程组的求解中,利用Matlab软件,采用数值计算方法,实现了弹流润滑方程组的完全数值解,得到了滤波减速器轮齿在不同啮合位置、不同载荷以及不同转速下啮合轮齿表面油膜压力和油膜厚度值,分析了不同啮合位置、不同载荷以及不同转速下轮齿所处的润滑状态,得到了啮合位置、载荷以及转速等因素对轮齿润滑特性的影响规律.结果表明：在轮齿的啮入、啮出及节点处,润滑薄膜厚度值不一样,节点处的润滑膜厚值最小;载荷增大时,轮齿表面油膜压力会变大,而油膜厚度会变小;转速增高时,油膜厚度会变大,而油膜压力变化不大.     

润滑的状态转化

报道了薄膜润滑的本质以及它与弹流润滑和边界润滑间关系的研究结果。根据各种特性膜厚度的变化分析了各润滑状态之间的转化关系，提出了润滑状态与宏观摩擦副所处状态关联与区分准则。     

基于多重网格法和GPU并行计算的大规模壳结构快速计算方法

该文采用将EBE计算策略、多重网格法以及GPU并行计算方法三者相结合的计算策略, 设计了一种新颖的迭代求解方法, 可以有效的提高大规模壳结构的有限元分析效率。该方法中, EBE计算策略将总体运算分解到单元上进行, 可以节约计算内存, 提高单机上问题的求解规模, 并且可以有效地提高隐式有限元算法的并行性;多重网格法通过在疏密不同的网格层上进行迭代, 平滑不同频率的误差分量, 可以加快迭代收敛速度;GPU并行计算方法可以在较低硬件成本的前提下实现高效的并行计算。该文采用统一计算架构(Compute Unified Device Architecture, CUDA)进行程序的编制, 并在采用GTX460显卡的个人计算机执行。数值计算结果表明该方法在保证计算精度的同时可以取得较高的计算加速比。     

高真空环境下高速深沟球轴承润滑性能分析

理论研究和工程实际表明,微小型高速深沟球轴承的润滑状态不仅影响其承载能力和可靠性,而且决定着分子泵的工作性能。本文针对微小型高速深沟球轴承这一特殊轴承在高速轻载条件下进行弹流润滑数值分析,求得其特征弹流解;并且通过计算不同速度参数下得到的最小膜厚,分析速度参数对最小膜厚的影响,为微小型分子泵轴承润滑性能优化提供依据。     

新的多重网格法求解轴流压气机内部流场

提出了一种新的与显式时间推进法、有限体积差分格式、粘性体积力法有效地配合使用多重网格法来求解叶轮机械可压流动。通过对美国ＮＡＳＡ３７＃跨音速轴流压气机转子内部流场的数值计算表明,多重网格８法的计算结果与试验结果吻合良好,该多重网格法的收敛速度比不用多重网格法加快了１．５倍。     

薄膜润滑研究的回顾与展望

薄膜润滑是20世纪90年代以来广泛研究的新型润滑状态。它是界于弹流润滑和边界润滑之间的一种过渡润滑状态，有着自己独特的润滑规律。文章回顾了薄膜润滑的研究历史，包括薄膜润滑概念的提出、测试技术的发展、薄膜润滑的膜厚特性、润滑机理探索以及计算理论等方面的研究成果与主要进展。     

考虑粗糙度的倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动弹流润滑分析

为了研究倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动共轭齿对在啮合传动过程中考虑粗糙度的润滑特性。根据该传动副的啮合理论,在弹性流体动力润滑理论基础上,基于牛顿流体弹流润滑模型建立了传动副的线接触简化模型和数学模型,考虑共轭齿面粗糙度对弹流润滑的影响,利用多重网格技术进行数值求解,得出一个共轭齿对从啮入到啮出不同啮合时刻的油膜厚度和油膜压力,并据此分析了滚柱半径、喉径系数、滚柱偏距、倾斜角对弹流润滑特性的影响。结果表明粗糙度的存在会造成传动副的油膜压力和油膜厚度产生波动,使最大油膜压力峰值增大,最小油膜厚度减小,因此粗糙度对该传动副的润滑是不利的;滚柱半径、滚柱偏距和倾斜角过大,喉径系数过小时,越不利于动压油膜的形成,对传动副的润滑越不利,要保持该传动副具有良好的润滑性能,滚柱半径、滚柱偏距和倾斜角不要过大,喉径系数不要过小。     

用多重网格法求解挤压油膜阻尼器瞬态压力分布特性

本文首次将多重网格法用于求解高速转子挤压油膜阻尼器(Squeeze Film Damper,简称SFD)的瞬态油膜压力分布特性。该法可将迭代计算的工作量降到最低,达到较高的计算精度,节省CPU 时间。     

急停冲击对滚子副弹流润滑影响

采用光干涉技术在自行研制的有限长线接触油膜厚度测量试验台上测量滚子副急停过程的弹流油膜,讨论载荷影响;用多重网格技术对滚子副急停过程弹流润滑问题进行数值仿真。结果表明,滚子副急停过程产生的冲击与载荷密切相关,滚子副中油膜形状及厚度随载荷不同发生变化;由定性对比知理论与试验结果吻合较好。急停引起的冲击对滚子副润滑性能有一定影响。     

混合弹流润滑下内啮合直齿轮动态特性磨损退化研究

针对现有磨损计算方法难以求解混合弹流润滑下内啮合齿轮磨损的问题,提出了黏着磨损与弹流润滑耦合的计算模型。根据弹流润滑理论计算油膜刚度,并将油膜刚度、齿面接触刚度以及承载系数结合构建了混合弹流润滑条件下的综合刚度模型以完善动力学模型。为深入分析混合弹流润滑下动态啮合力与磨损量之间的关系,将累加的磨损量作为齿侧间隙代入到动力学模型中,最终得到不同啮合次数下的动态啮合力和磨损量。考虑动态啮合力与润滑的影响能够呈现静态干摩擦中所没有的啮合动态冲击特性。计算结果表明:进入段的磨损量大于退出段的磨损量;动态啮合力会随着磨损量的增加,在进入段增大,在退出段减小;在磨损初期动态啮合力会随着磨损量增加迅速收敛;油膜刚度对动态啮合力较为敏感,而不会受初期磨损的影响;综合刚度与承载系数在初期磨损时不会变化。     

润滑轴承的有限元分析及其多重网格算法

有限元分析方法是一种非常有效的求解一类数学问题的方法,它广泛地应用于工程计算。有限元方法计算的精度、速度、所需的内存容量与区域单元划分的疏密有决定性的关系。探讨了在大规模单元划分情况下使有限元分析易于实施的多重网格法,以实例说明了该算法具有更强的适应能力。     

弹性力学问题自适应有限元及其局部多重网格法

针对平面弹性力学问题,利用最新顶点二分法,设计了一种不需要标记振荡项和加密单元不需要满足“内节点”性质的自适应有限元法;利用自适应加密过程中每层网格上只有局部单元需要加密这一特性,设计了一种基于局部松弛的多重网格法.数值实验结果表明:该文设计的自适应有限元法具有一致收敛性和拟最优计算复杂度,基于局部松弛的多重网格法对求解弹性力学问题自适应网格下的有限元方程具有很好的计算效率和鲁棒性.     

有限元概率多重网格法

本文提出了一种求解椭园问题有限元方程的概率算法-有限元概率多重网格法.使用这种方法可以在不需要形成总刚矩阵的情况下计算出一个或少数几个网格点上的函数值,并证明此算法有二次元逼近精度。     

颗粒间摩擦对颗粒流润滑影响的力学机制

颗粒流润滑是一种可用于苛刻工况环境的新型润滑方式,颗粒间摩擦对颗粒流润滑影响的规律和特性是阐明颗粒流润滑理论的关键科学问题,也可以为极端工况环境下颗粒流润滑轴承的设计和参数选择提供技术支持。为了分析颗粒间摩擦对颗粒流润滑系统宏、微观特性以及下摩擦副与颗粒润滑介质间摩擦的影响规律,构建了颗粒流润滑离散元数值模型,并对该问题进行了分析和研究。研究结果表明:颗粒间摩擦对颗粒流润滑系统的减摩润滑特性具有显著影响,下摩擦副和颗粒润滑介质之间的平均摩擦系数会随着颗粒间摩擦的增大而增大;颗粒流润滑系统内的微观配位数和滑动率均随着颗粒间摩擦系数的减小而增大;颗粒润滑介质在摩擦副间隙的宏观流动行为具有明显的分层特性,且宏观流动速度随着颗粒间摩擦的增大而减小,进一步的分析结果表明:颗粒润滑介质的波动速度是直接反映其宏观流动速度快慢的关键性参数。