销盘滑动磨损试验的仿真建模研究

以销盘滑动磨损为研究对象,建立了表面微凸体接触特性的物理模型和数学模型,由微凸体接触产生的磨屑推导出销盘滑动磨损仿真模型.采用有限元分析软件ANSYS对半球形微凸体接触应力和变形进行了仿真计算,并用销盘滑动磨损试验数据给予验证,证明了所建立的仿真模型是可行的.研究表明,利用ANSYS求解摩擦学接触问题是准确可靠的,建立正确的磨损仿真模型并辅以参数化设计方法是解决摩擦学仿真问题非常有效的方法.     

基于销-盘材料互换试验的钴基合金摩擦磨损特性研究

以销-盘互换试验为基础,通过对比销-盘材料分别为42CrMoV-Stellite6和Stellite6-42CrMoV时,摩擦因数与磨损体积随速度、磨程的变化规律,研究钴基合金Stellite6的摩擦磨损性能。试验结果表明,Stellite6的摩擦因数随滑动速度的增大而减小,随磨程的增加逐渐增大之后达到稳定状态;磨损体积随速度和磨程的增大而增大,跑合阶段与稳定磨损阶段的分界点随速度的增大而减小。销-盘材料为42CrMoV-Stellite6较之销-盘材料为Stellite6-42CrMoV,摩擦因数与磨损体积差别很大,在工程应用中,需要根据实际工况,设计与之具有相同接触特征的试验以获得材料的摩擦磨损性能。     

基于制动器摩擦副销-盘试验的第三体摩擦磨损特性研究

风电制动器因其制动工况多变,摩擦副表面的第三体成分复杂且大小各异,在第三体影响下摩擦副的摩擦磨损特性仍有待研究。以服役期内风电制动器摩擦副为研究对象,对附着在风电制动器摩擦副表面的第三体成分及尺度进行检测。检测结果表明,风电制动器摩擦副表面第三体的主要成分为铁铜磨屑及沙石颗粒,且其尺度均在百微米级。利用销-盘摩擦磨损试验机研究具有上述成分及尺度第三体对摩擦副摩擦磨损特性的影响。试验结果表明：摩擦初期第三体在摩擦副间产生滚动起减摩作用,摩擦因数大幅减小;随着磨损程度的加剧,摩擦因数大幅上升,摩擦副提前进入剧烈磨损阶段;铁颗粒会加剧摩擦副磨损缩短其使用寿命,沙颗粒会导致制动过程摩擦力矩大幅波动,铜颗粒会导致制动力的不足。     

销盘磨损数值计算及结果分析

通过分析销-盘滑动摩擦副的受力情况,建立此二者间的磨损模型。在给定销径、载荷、转速、工作时间等条件下,计算出销和盘的各自的磨损率和磨损量以及组合磨损率和组合磨损量。计算结果表明:销、盘工作过程中,二者接触表面各点压力分布在整体上呈现出沿旋转半径增大的方向减小,然而在接近最大旋转半径处,压力略有上翘现象;销各点的磨损率也与旋转半径相关,随着半径增大,其磨损率由大逐渐减少,然后再逐渐增大,因此磨损后的表面形状是一个凸起的拱形;由于需要满足磨损协调条件,盘的各点的磨损率与销磨损相反的趋势,它磨损后的表面是一个环形凹槽,即沿盘的半径方向看,磨损后表面呈反向。     

基于销盘试验的摩擦学数值仿真软件开发实现

利用数值仿真技术,以销盘磨损试验为研究对象,采用VB编程语言开发了一套包括接触应力仿真和磨损仿真模块的数值仿真软件.应力仿真模块中,销盘接触的各向应力仿真值与ANSYS有限元分析软件的计算结果比较,两者误差很小;销盘磨损仿真结果通过销盘滑动磨损试验给予了验证.仿真结果表明,该仿真软件在实现销盘接触应力和同工况下的磨损仿真计算是可行的.     

橡胶材料-增韧氧化锆陶瓷摩擦副磨粒磨损试验研究

采用销—盘摩擦磨损试验机对聚氨酯橡胶(UR)、丁腈橡胶(NBR)与增韧氧化锆陶瓷(TZC)摩擦副磨粒磨损进行了试验研究。研究结果表明，在同一工况下两种橡胶材料的磨损量都与时间及液相中SiO2含量成正比，且UR较NBR具有更高的抗磨性。本试验结果对石油钻井机械中摩擦副的选材有参考价值。     

导热油加热热辊压机轧辊加温过程、温度-应力耦合分析及试验研究

目前国内对通导热油加热的热辊压机研究较少,为分析热辊压机轧辊轧制面温度分布、加温过程和轧辊整体应力,根据在役热辊压机轧辊结构和工艺参数,建立导热油—轧辊三维流固耦合模型,导入一定温度和流量的导热油,使轧制面的平均温度达到指定温度,模拟轧制面的温度变化过程,对轧辊进行了热力分析,并进行了试验研究,研究结果表明:本模型建立正确;向轧辊内导入油温为130℃,流量为9.2m3/h的导热油,使轧制面的平均温度从54℃达到(120±1)℃需5000s;轧辊内部热应力在许用应力范围之内。可指导现场加热工艺,为进一步改进轧辊结构和调整加热工艺提供理论依据。     

内燃机活塞销的应力、应变计算分析

内燃机活塞工作时顶部承受很大的气体压力,它们通过活塞销座传给活塞销,再传给连杆。因此活塞销必须有足够的强度和耐磨性,随着内燃机不断强化,对活塞销强度的要求越来越高,对其进行强度分析也显得更为重要,特别是为活塞销开发提供理论支持;采用有限元分析软件计算模拟的方法在经验数据及基础理论的基础上建立计算模型对活塞销进行进行应力、应变计算分析,并通过相关试验结果进行模型验证;结果表明在气缸爆发压力16.5MPa条件下,活塞销材料满足强度与变形要求。     

基于热力耦合模型的切削加工残余应力的模拟及试验研究

航空精密薄壁零件具有复杂的型腔结构,切削加工残余应力是薄壁零件精度稳定性的重要影响因素,因此必须对切削加工残余应力进行研究。根据热—弹塑性有限元理论,建立切削加工三维有限元模型,对航空铝合金材料Al2A12进行切削加工非线性弹塑性有限元模拟分析,对切削加工表面残余应力进行预测和计算。通过有限元分析,得到不同切削参数、刀具参数条件下的已加工表面残余应力的模拟结果,并对结果进行比较分析,得到各个因素对工件已加工表面残余应力的基本影响规律;进行不同加工工序条件下的切削加工残余应力的有限元模拟,在加工表面已有一次切削加工残余应力分布的情况下,进行二次切削加工有限元模拟,得到二次切削加工对工件已加工表面残余应力的影响规律;并且进行不同切削参数对残余应力影响的试验研究,验证有限元模型的正确性。     

法向压力对销-盘在电磁场环境下耦合温度场的影响

利用ANSYS有限元软件对销-盘式摩擦机中销、盘摩擦磨损耦合的温度场进行模拟分析,研究模型在电磁场环境下,不同法向压力对摩擦热和磁场热耦合温度的影响。结果表明:对于销-盘摩擦副,在相对位移、速度和法向压力一定的条件下,有磁场条件下摩擦副试样的温度高于无磁场条件下的温度;在一定的磁场强度和速度下,耦合最高温度随着法向压力的增大先缓慢后快速地升高;在相对滑动位移和磁场强度一定时,最高耦合温度随着相对运动速度的增大而降低。     

高参数换热器管板热应力分析模型的研究

常规的管板设计方法是用等效无孔实心板来代替多孔管板,采用比较简单的公式、曲线、图表进行设计计算,但是这些计算无法准确考虑管板温度差引起的热应力。目前常用有限元方法,通过施加温度载荷和对流载荷计算得到管板的温度场,进而求出管板的温差应力,但计算结果的准确性一直是许多研究者关注的问题。采用有限元方法,以U型管式换热器管板为例,分别按给定管板表面温度、给定流体温度和管板表面传热膜系数、包含温度场在内的流固耦合三种分析模型计算得到管板的温度场,进而对比分析了不同模型对管板热应力计算结果的影响。研究结果为管板强度的精确设计提供了借鉴。     

大型半开放式压铸温度场与应力场的数值模拟研究

采用有限元方法分析了大型半开放式压铸件,在凝固过程中的温度场以及由此产生的热应力场,用有限元软件ANSYS进行数值模拟,选取了实际生产中容易出现裂纹的部位进行了重点分析,得出了该位置温度分布及热应力分布的变化情况,并给出了计算结果。以此为依据,对铸件在实际生产过程中可能会出现的缺陷进行分析和预测,进而优化加工工艺,减少废品率,对铸造系统的结构设计、加工工艺等具有一定的指导意义。     

PCBN刀具磨损对切削过程影响的有限元仿真研究

在实际切削加工中,随着切削的进行,刀具的磨损会越来越严重,这种磨损会严重影响切削过程,对切削力、切削温度等影响极大。本文通过有限元仿真软件ABAQUS模拟了不同磨损程度的PCBN刀具切削高强度钢Cr12Mo V的过程,揭示出了刀具磨损量对切削过程的影响规律,并通过试验进行了验证。     

熔融沉积成型过程喷头的传热模拟及实验研究

针对典型的熔融沉积快速成型喷头结构,建立了喷头的热分析有限元模型,分析了喷头的热传递路径和过程,应用有限元软件ANSYS对喷头的温度场和应力场进行数值模拟仿真。结合仿真分析和实验研究,分析了喷头堵塞的原因并提出了解决方法,为喷头的温度控制和结构优化设计提供了参考。     

基于耦合传热的涡轮增压器涡轮箱有限元分析

基于涡轮增压器涡轮箱传热机理,采用专业CFD软件和FEM软件分别建立了涡轮箱流体区域和固体区域网格仿真模型。在流体域建立多重旋转坐标系,精确计算出涡轮箱流场、壁面传热系数及温度。应用流固耦合的仿真方法对涡轮箱进行耦合传热分析,得到涡轮箱固体域的温度场并对其进行热应力分析。与实验结果对比发现,仿真模型的温度场符合实际涡轮箱温度分布,最大误差仅为3.3%。该涡轮箱耦合传热模型具有较高的精度,为涡轮增压器的设计优化提供了依据。     

管道在热流状态下的温度场和应力场有限元研究

以传热学和有限元理论为基础,建立起了管道的有限元模型,计算出了管道在热流状态下的温度场和应力场,为管道的设计和维护提供理论依据。     

焦炭塔瞬态传热过程的数值模拟及应力特性分析

利用有限元法模拟了焦炭塔进水冷焦阶段恒速上升的介质与塔壁的动态传热过程，并用间接耦合法求得了应力、应变场的变化过程。计算结果表明：塔壁外侧在冷却水面到达的瞬间进入塑性屈服，筒节中部塑性屈服区较大，当靠近焊缝时塔壁的塑性变形区逐渐缩小直至消失，塔壁塑性屈服区的分布特点解释了塔体长期使用后发生鼓凸变形及简体与焊缝连接处产生裂纹的原因。提高冷却水温度或降低进水冷焦前塔体温度能有效防止塔体产生塑性变形。     

喷射成形沉积坯热应力及残余应力分析

利用有限元技术计算了沉积坯在生长形成过程及形成后的温度场,利用该温度场计算了沉积坯的瞬时热应力场和残余应力场,计算结果表明沉积坯在沉积的初始阶段冷却速度较大,沉积坯底部的残余应力和瞬时热应力最大。     

热喷涂过程涂层钢板的温度场和应力场分析

建立涂层钢板模型,采用单元生死技术,利用有限元软件分析热喷涂过程涂层钢板的温度场和应力场分布,为预测和分析涂层显微组织,优化喷涂工艺,提高喷涂层与基体结合的稳定性提供依据.