机械密封摩擦副端面形貌的分形特性

介绍了表征粗糙表面形貌分形特征的Weierstrass-Mandelbrot函数式,分析了判断粗糙表面形貌分形特性的功率谱法和结构函数法.采用AF-LI型触针式表面轮廓测量仪测量了GY70型机械密封摩擦副端面的径向及周向轮廓曲线.利用结构函数法分析了端面轮廓的分形特性,通过计算得出动环端面径向和周向分形维数分别为1.293,1.291,静环端面径向和周向分形维数分别为1.288,1.283.研究结果表明,GY70型机械密封摩擦副动、静环端面轮廓均具有统计自仿射分形特性且各向同性.     

铜基粉末冶金摩擦材料调速制动摩擦系数试验

为得到速度和压力边界条件在摩擦元件接合过程中对摩擦特性的影响机制,设计一种变速滑摩的方法,针对径向槽、双圆弧槽和螺旋槽3种沟槽形式,通过不同工况摩滑过程和闭锁过程的摩擦系数试验数据分析,获得了摩擦系数随滑摩速度及压力载荷变化的特性．试验结果表明,变速滑摩试验可以很好地体现摩擦元件制动过程中的流体动力效应、边界摩擦效应和粘附闭锁效应;沟槽形式一定程度上影响摩擦系数随速度的变化趋势,静摩擦系数随载荷的增大而减小最后趋于稳定;在不同载荷条件下,摩擦系数对速度边界的敏感程度存在差异;变速过程静动比分析结果表明,Cu基粉末冶金摩擦材料适合在重载条件下工作,而且双圆弧沟槽摩擦元件的接合平顺性更好．     

换热器管子—管板液压胀接残余接触压力的测定

采用液压胀接技术，对换热器液压胀接后管子与单管模型的残余接触压力进行了研究。应用电阻应变片测量了换热管从单管模型中拉出后该模型外表面的周向应变，并根据弹性理论从周向应变计算出残余接触压力的实验值。用实验数据对弹塑性理论分析得出的残余接触压力表达式进行了验证。结果表明，该理论公式可以较为准确地计算换热器管子与管板液压胀接后的残余接触压力。     

基于等温弹流润滑理论的滚珠丝杠副摩擦机理研究

针对滚珠丝杠副在低转速状态存在混合润滑导致丝杠滚道加速磨损的问题,基于等温弹流润滑理论建立了滚珠丝杠副弹流润滑接触模型研究滚珠与滚道间的摩擦机理和磨损形式.首先基于Frenet-Serret坐标转换方法建立丝杠与螺母的滚道曲面几何模型.其次基于Reynolds方程建立了滚珠丝杠副弹流润滑接触模型,求解了润滑油膜接触压力分布、油膜厚度分布和微凸体接触压力分布.最后从微观角度阐明了滚珠丝杠副的摩擦机理,其摩擦因数由微凸体接触摩擦因数和油膜润滑摩擦因数组成.实验结果表明：在低转速阶段丝杠滚道的磨损方式为黏着磨损和磨粒磨损,且模拟的摩擦因数曲线趋势和经典的Stribeck摩擦曲线趋势吻合较好,根据实测摩擦力矩准确识别了不同转速下滚珠丝杠副的摩擦因数和润滑状态.     

考虑摩擦热的弹塑性平面接触应力及塑性应变分析

研究了降低表面接触摩擦热对材料失效和零件寿命的影响.应用Fortran编程语言对弹塑性表面接触中产生的热应力进行了计算,分析了接触表面温度分布及摩擦热对接触表面压力分布、表面下米塞斯应力场及塑性应变的影响.分析结果表明:随着表面摩擦热流的增加,表面上最大接触压力逐渐变大,而表面下最大应力值逐渐减小,最大应力区域逐渐向接触表面上移动.接触表面温度的大小随滑动速度的提高而升高,且最高温度点的位置随滑动速度的提高缓慢向滑动速度方向偏移.     

深海带电插拔连接器力学特性分析

以水下7 000 m工况的深海带电插拔连接器为研究对象,旨在获得湿插拔连接器在深海双重高压下的受力特性和插拔过程中的动密封性能。介绍连接器的插头结构与压力补偿技术;推导压力补偿器工作容积的计算公式;运用Ansys Workbench建立插头内壳体组件与插孔组件的动密封有限元模型,对内壳体、压力平衡膜及内胆进行强度计算;分析由连接器插拔引起的平衡膜内外瞬时压差对膜的应力分布及变形情况;讨论密封件径向压缩量、密封接触面摩擦因数、插拔速度对插拔过程中动密封性能的影响。结果表明:插头插合时,平衡膜外表面应力基本不变,其变形减小;拔出时,平衡膜外表面的应力及变形都逐渐增大。密封件之间的接触压力受密封接触面过盈配合量的影响明显,增大过盈配合量可显著提高动密封区域的接触压力及密封性能,同时也会加剧密封件失效的可能性,密封接触面的摩擦因数、插拔速度对接触压力的影响则较小。     

滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统的研制

滚珠丝杠副是数控机床等机械设备中的重要传动部件,其摩擦力矩特性直接影响设备的动态性能。本文介绍了一种基于80C552单片机的滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统。系统采用高精度压力传感器,测量精度高;测量过程中摩擦力矩和测量位置可以在屏幕实时显示,微机自动进行数据处理并保存记录和打印数据、曲线,提高了测量精度和工作效率。     

深海带电插拔连接器力学特性分析

以水下7 000 m工况的深海带电插拔连接器为研究对象,旨在获得湿插拔连接器在深海双重高压下的受力特性和插拔过程中的动密封性能。介绍连接器的插头结构与压力补偿技术;推导压力补偿器工作容积的计算公式;运用Ansys Workbench建立插头内壳体组件与插孔组件的动密封有限元模型,对内壳体、压力平衡膜及内胆进行强度计算;分析由连接器插拔引起的平衡膜内外瞬时压差对膜的应力分布及变形情况;讨论密封件径向压缩量、密封接触面摩擦因数、插拔速度对插拔过程中动密封性能的影响。结果表明:插头插合时,平衡膜外表面应力基本不变,其变形减小;拔出时,平衡膜外表面的应力及变形都逐渐增大。密封件之间的接触压力受密封接触面过盈配合量的影响明显,增大过盈配合量可显著提高动密封区域的接触压力及密封性能,同时也会加剧密封件失效的可能性,密封接触面的摩擦因数、插拔速度对接触压力的影响则较小。     

滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统的研制

滚珠丝杠副是数控机床等机械设备中的重要传动部件,其摩擦力矩特性直接影响设备的动态性能。本文介绍了一种基于80C552单片机的滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统。系统采用高精度压力传感器,测量精度高;测量过程中摩擦力矩和测量位置可以在屏幕实时显示,微机自动进行数据处理并保存记录和打印数据、曲线,提高了测量精度和工作效率。     

铝合金电阻点焊预压接触分析

为了探究铝合金电阻点焊的接触压力分布及初始导电区域,利用ABAQUS软件建立球面形电极条件下的预压接触二维轴对称有限元模型并对模型施加不同的电极压力.在可视化模块中得到了各个接触面上接触压力随载荷变化曲线、电极上的轴力分布云图及工件内的有效塑性应变云图.有限元分析结果表明,各接触面上的接触压力分布是不均匀的,电极-工件间的接触压力受电极球形端面轴向应力分布影响;工件间接触压力与材料所处状态有关;随着电极压力的增大,工件间接触半径呈线性增长.说明电阻点焊时可以通过选取不同截面的电极来改善接触压力的分布,进而改变初始导电区域的大小.     

黏土中考虑土体卸荷效应的后注浆压密模型

为研究黏土中考虑土体卸荷条件下后注浆的压密效应,基于球孔扩张理论并通过土体弹性模量折减值来考虑不同卸荷程度的影响,建立考虑土体卸荷效应影响的压密注浆模型,计算不同卸荷程度下压密注浆极限注浆压力、浆体扩张率、塑性区扩张率、径向和环向应力以及径向位移沿径向的分布关系.结果表明:压密注浆极限注浆压力以及塑性区半径随浆体扩散半径增长的速率均随土体卸荷比的增大而非线性减小;同一注浆压力下,当卸荷比小于0.8时,土体卸荷程度不同对土体内部径向应力、环向应力以及径向位移沿径向分布不产生显著影响,当卸荷比大于0.8时,注浆体周围同一位置处的土体径向应力、环向应力以及径向位移显著高于卸荷比小于0.8时的情况;同一注浆量下,相同位置处的土体径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力和稳定径向应力对应的径向距离均随卸荷程度的增大而减小,但是土体径向位移分布不受卸荷程度改变的影响;同一卸荷比下,相同位置处的径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力、稳定径向应力以及稳定径向位移对应的径向距离均随注浆量的增大而增大;最小环向应力值不受卸荷程度和注浆量改变的影响.     

汽车轮胎与道路接触应力有限元分析

利用有限元软件的接触单元和非线性分析技术,建立汽车轮胎与道路接触的有限元分析模型,研究了在一定胎压、车身自重及一定水平加速度的作用下,轮胎与道路接触的应力及其应变分布情况.研究结果表明:轮胎接地部分接触应力最大,轮胎两侧位移呈对称分布,胎侧下端中部变形最为明显; 在轮胎周向,横向变形从轮胎接触部分向胎圈部位逐渐过渡,变形逐渐减小.     

快开容器组合啮合度下齿块强度的有限元分析

齿啮式快开容器使用广泛,其快开结构是实现容器开关门操作的重要部分,而齿块的啮合程度决定容器的运行安全。以一台齿啮式蒸压釜为例,采用有限元分析方法,针对周向未完全啮合、径向未完全啮合、周向和径向均未完全啮合即组合式未啮合工况,对齿块受载状态进行了数值模拟,并对其危险路径进行了强度校核。分析结果可知,随着齿块周向或径向啮合度的降低,齿间所受应力均呈增大趋势。在组合式未啮合工况(周向啮合度为80%、径向错动量3.0mm)下出现应力最大的危险情况。经强度校核发现,其一次局部薄膜应力超过许用值,不能满足强度要求。分析结果表明,齿啮式快开容器应尽量避免齿块在未完全啮合的情况下工作,以保证其安全使用。     

3D FEM numerical simulation and experimental study on symmetric thin-wall tube neck-spinning

Spinning,asanimportantpartofadvancedplasticmanufacturingtechnologies,hasbecomeapopularprocessforthin wallworkpieceforming.Italsoplaysanimportantroleinmetalprecisionprocessingfields,suchasaeronautics,weaponry,andsoon.Spinningbelongstolocalplasticformationa…     

衬层弹性变形对水润滑结构润滑性能的影响分析

以水润滑轴承为例,利用有限元耦合算法数值计算了水润滑结构的弹流润滑模型,从理论上分析了具有不同弹性模量值和厚度值的橡胶衬层弹性变形对水润滑结构水膜压力、水膜厚度和摩擦磨损特性的影响规律。研究表明:衬层弹性变形对水润滑结构的弹流润滑性能有着非常大的影响,其影响效果在弹性模量值和厚度值较大时更为明显;相同的工况下,随着衬层弹性模量值的减小,水润滑结构的轴向和周向水膜厚度皆升高,水膜压力降低,压力作用区域扩大,弹流润滑效果更好,从而减轻了结构的摩擦磨损;一定程度上,衬层弹性模量的降低和衬层厚度的增加在增强水润滑结构的弹流润滑效果上是等效的。     

径向荷载作用下多排圆柱壳八塑性铰变形行为研究

研究圆柱壳的径向动力变形行为,有助于构造具有高吸能率的抗爆结构.与单个圆柱壳径向受压四塑性铰变形机构相比,多排圆柱壳因受相邻两圆柱壳横向约束,其变形特征有所不同.通过对多排圆柱壳的受力分析、准静态压力实验、小药量爆炸实验和数值模拟研究,明确了径向荷载作用下多排圆柱壳的塑性变形行为,提出并确立了八塑性铰变形机构,即由四个塑性区边缘不断外移的移动铰和四个塑性区相对大小不变的固定铰组成.进一步,确定了转动区尺寸及塑性铰位置,计及应变率效应和材料硬化效应,建立了八塑性铰机构塑性铰附近的塑性弯矩表达式,为用模态法求解多排圆柱壳的大变形问题奠定了基础.     

一种减小行波型旋转超声电动机径向滑移的方法

为了减小行波型旋转超声电动机定子与转子间的径向滑移,提出通过增大转子摩擦层径向最大剪切变形角的方法和基于定子与摩擦层间的黏滑原理来减小定子与转子间的径向滑移,分析了影响摩擦层的径向最大剪切变形角的因数;在ANSYS10.0中建立电动机定转子三维有限元接触模型;对影响定转子间径向滑移的因素进行仿真分析。分析结果表明,可以通过增大定子与摩擦层间的摩擦因子和增大摩擦材料的泊松比来减小电动机定子与转子间的径向滑移。摩擦材料泊松比的改变对减小径向滑移的贡献程度要大于定子与摩擦层间摩擦因子的改变对减小径向滑移的贡献程度。     

土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板的研制与验证

真三轴仪是研究复杂应力状态下土体力学特性的理想仪器,但如何保持加载结构与土体之间无摩擦力且三个方向无干扰加载是真三轴仪研制的技术瓶颈。针对“刚柔复合型”真三轴仪中刚性加载板与试样之间的双向摩擦力问题,基于土体与加载板之间的接触由“整体接触变为分散式接触、滑动摩擦变为滚动摩擦”的减摩新方法,研制了土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板。详细介绍了该装置的结构原理和细部构造,通过大型直剪试验和数值计算论证了分散式接触代替整体式接触、滑动摩擦变为滚动摩擦的减摩措施效果。结果表明,1）试样与加载板之间的摩擦系数低至0.023,与传统减摩方法相比,摩擦系数可降低90%以上。2）与整体式接触相比,分散式接触可使试样3个方向的应力和变形更为均匀,并较大程度地降低试样与加载板之间的摩擦力。3）采用分散式滑块相互搭接并预留间隙方法满足随试样同步变形,实现了大变形条件下（竖向最大变形量90 mm,应变达15%）真三轴试验的三向无干扰独立加载。土工真三轴试验双向微摩擦荷载传力板的成功研制,有效消除了试样与加载板之间的界面摩阻力,使试样在接触面切线方向上可以自由双向变形,又实现大变形条件下三向加载互不干扰,破解了真三轴仪研制中的关键技术难题。