制造误差对气体静压轴颈-止推轴承静特性影响

为了分析制造误差对轴颈－止推相连型结构气体静压轴承的影响，提出了相容性变换条件，将轴颈和止推轴承进行统一分析；在离散化过程中，利用加权余量法将二阶偏微分方程降低一阶，主松了对插值函数连续度的要求，便于借助有限元技术分析狭缝节流气体静压轴承的流场参数。研究了平行度、圆度和商面垂直度等制造误差对静态特性的影响；重点分析了轴颈轴承和止推轴承之间的相互影响，发现了轴颈的锥度误差会影响轴向承载能力，止推端面垂直度误差会影响径向承载能力。     

真空平衡型气体静压止推轴承刚度分析

讨论了真空平衡型气体静压止推轴承的柚是,建立了该砂的承载能力和刚度的数学模型并进行了计算分析。同时,把气膜最度作为真空度变量与民管参数、轴承参数联系起来,为定量分析真空度对轴承特性的影响影响提供了理论依据。     

微孔节流气体静压止推轴承的静态特性研究

针对微孔节流气体静压止推轴承的静态特性,利用CFX、Solidworks等软件分别对微孔节流、小孔节流、环面节流气体静压止推轴承进行模型建立、网格划分及迭代求解。通过对比分析气膜厚度、节流孔深度等对3种节流类型轴承的承载力、刚度的影响,以及3种轴承的流场流线图,得到如下结论:微孔节流气体静压止推轴承与小孔节流、环面节流气体静压止推轴承相比,具有较好的刚度;微孔节流气体静压止推轴承的气膜厚度为8～11μm、节流孔深度为3～5mm时,轴承静态特性较好;气体从微孔节流器流出后的压力值小于气体从小孔节流器以及环面节流器流出后的压力值,但微孔节流器的耗散效应小于小孔节流器以及环面节流器的耗散效应。     

凹面状态下多孔质节流气体静压止推轴承的特性研究

针对凹面状态下多孔质节流气体静压止推轴承特性,采用Fluent软件进行流场计算,分析凹面高度和凹面弦长对气体静压止推轴承静态特性的影响,同时,对比研究凹面和理想平面时供气压力和气膜间隙对压力分布的影响,得出如下结论:随着凹面弦长的增大,凹面多孔质节流气体静压止推轴承的压力分布越均匀,轴承承载力减小,但刚度和耗气量增大;随着凹面高度的增大,凹面多孔质节流气体静压止推轴承的压力分布越均匀,但轴承承载力和刚度减小,且耗气量增大;在凹面状态下,由于流场内压力分布相对均匀,在供气压力增大或气膜间隙减小时,轴承的承载力及刚度变化更加明显。     

应用边界元法研究小孔节流空气静压径向轴承的运动精度

本文在文献的基础上,应用边界元法研究了在二维流动假设下,轴承副圆度误差对其运动精度的影响。本文的结论对气体静压轴承的设计与制造。具有一定的实际意义。     

摆角铣头气体静压轴承的工程设计与数值模拟

对转速为1.6×105r/min的精密摆角铣头主轴系统的2种气体静压轴承,即双排孔圆柱轴承和闭式平面止推轴承进行设计研究.对两种气体静压轴承在不同节流方式、不同节流孔直径下的最佳气膜厚度和对应的最大刚度进行设计计算,得到该轴承结构参数对其刚度的影响规律.利用FLUENT软件对所设计轴承的气体流动状况进行数值模拟,得到偏...     

表面节流空气静压润滑轴承性能研究

从雷诺方程出发，将静压止推轴承按气膜厚度不同划分计算区域，推导出控制方程的有限差分形式，采用超松弛迭代法对轴承静态特性进行数值求解，分析了不同参数对轴承性能的影响，研究了表面节流止推轴承内部气膜压力分布的规律，并通过实测值对计算结果进行了验证。     

气固热耦合对微尺度气膜空气静压轴承承载特性的影响

当空气静压轴承工作气膜处在微米尺度时,气膜内压力分布具有显著的温度敏感性,严重影响轴承系统的承载能力和刚度特性.本文基于气体润滑理论和稀薄气体动力学,结合边界滑移和热耦合分析技术,通过数值分析的方法研究考虑温度影响所引起的空气静压轴承气膜局部变形问题,对系统的承载能力和刚度特性进行理论分析和实验研究.研究结果表明:气固热耦合效应会使微米级气膜内部发生不均匀的膨胀变形,导致空气静压轴承内部流场发生变化.气膜的最大变形量随温度升高呈线性增长,当温度达到250℃后趋于稳定;随着气膜厚度的增加,空气静压轴承气膜内部对温度的敏感性逐渐减小;考虑热耦合效应的轴承压力分布和承载能力低于传统层流假设下理论计算所得结果,因而在高精密、微米级气膜和极端温度条件等场合设计使用空气静压轴承时,必须要考虑环境温度和系统工作温升带来的热耦合效应影响.     

气体轴承-转子耦合作用下离心机回转误差计算

针对精密离心机气体轴承-转子耦合系统,采用计算流体动力学方法计算径向、止推轴承的承载力;通过拟合方法获得考虑偏心和供气压力的气体轴承的承载能力非线性模型,并基于有限元法建立轴承-转子耦合作用下的动力学模型,对重力、不平衡量、非线性气膜力作用下的转子动力学进行耦合计算,得到不同偏心量下转子回转误差轨迹图。结果表明在不平衡量为3 kg·m时转子回转误差最大为1.03 μm,误差在μm级,满足10-6精密离心机的回转误差要求。     

基于静特性分析的环面节流静压圆盘止推气体轴承参数设计

用保角变换有限元方法研究环面节流静压圆盘止推气体轴承几何参数对其静特性的影响。结果表明,对承载力和流量影响较大的参数是供气孔直径d和供气孔数”,对静刚度值影响较大的参数是无量纲供气孔分布圆半径C、供气孔直径d和供气孔数n。依照优先考虑静刚度指标兼顾流量、承载力指标的设计原则,得出较佳的几何参数取值范围。     

小型顶管机刀盘设计与有限元分析

顶管工程被认为是非开挖工程施工的一种工艺,顶管机刀盘作为油气管道穿越顶管机的关键工作部件,主要用来完成对掌子面岩土的破碎剥离,对掘进性能有重要影响。针对穿河地区特殊地质概况,拟定刀盘结构设计方案,给出扭矩和推力计算方法,利用有限元分析软件ANSYS建立刀盘有限元模型,并在实际工况载荷下对刀盘整体进行静力分析,得到应力、应变分布和强度分布。分析结果表明,危险截面出现在牛腿与传动轴交界处,最大应力为37.6MPa,最大变形为0.06mm。     

考虑轴倾斜的滑动轴承流固耦合瞬态分析

考虑轴受力产生变形引起的轴倾斜,采用流固耦合方法,直接求解Navier-Stokes方程,对滑动轴承系统中轴和润滑油膜进行三维瞬态分析,同时求解流场和固体域,得到油膜动态压力分布、轴心的运动轨迹和不同转速下油膜厚度分布.结果表明,轴倾斜使油膜压力分布和轴心轨迹变化明显,最小油膜厚度减小,流场压力峰值增大.通过对滑动轴承的三维瞬态分析可以预测轴承工作过程中实时的轴心轨迹、压力分布、油膜厚度等润滑特性,为滑动轴承的优化设计提供参考.     

多荷载耦合作用下立井井壁潜在破坏区的确定

首先采用弹性理论对立井井壁进行了分析,建立了井壁破坏的理论模型,进而采用通用有限元软件ANSYS,建立了立井井壁的大型三维分离式有限元数值模型。运用这两种模型详细研究了多种荷载耦合作用对立井井壁的影响,多种荷载包括：随深度变化的土压力、随时间变化的疏水附加力以及井壁自身重量。确定了立井井壁在这三种荷载综合作用下的应力、应变集中区,论证了井壁破坏理论中疏水附加力理论的正确性,对井壁设计理论以及加固区域的确定提供了一定的理论指导。本文有限元模型的建立方法以及得到的结论,在一定程度上丰富了立井井壁理论的内容,增加了立井井壁理论研究的方法,促进了井壁附加应力说的发展。     

大直径等截面桩与扩底桩的承载特性研究

基于荷载传递法和广义双曲线函数,建立了大直径扩底桩的单桩解析模型。利用ABAQUS软件建立等截面桩与扩底桩的有限元分析模型,土体用Mohr-Coulomb本构模型,桩体采用弹性模型,在桩土接触面间设立接触对。分析了桩底沉渣、扩底高度和扩底直径对大直径等截面桩与扩底桩承载特性的影响,得出桩身轴力、桩侧阻力和桩顶沉降等变化规律。结果表明,扩底桩可明显提高承载力并减小桩顶沉降;工程应用中应尽量减少桩底沉渣厚度。     

U型插板钢管连接节点承载力特性的非线性有限元分析

基于4个U型插板钢管连接节点的承载力特性的试验研究,考虑材料非线性和几何非线性,对U型插板钢管节点的承载力特性进行了非线性有限元分析、比较试验及计算分析得到的钢管连接节点的承载力一位移变形曲线,试验结果与计算分析结果吻合较好．由于U型插板钢管节点的焊缝为空间焊缝而处于拉、压、剪的复杂应力状态,对钢管节点连接的极限承载力有较大的影响——降低承载力;分析比较由有限元计算分析得到等效厚度平面焊缝的承载力特性-变形特性,得出空间焊缝极限屈服承载力要比一般的平面焊缝屈服极限承载力低,用一般平面焊缝的计算公式计算不合适．     

具有变压器功能的并联铁心电抗器特性分析与结构设计

在复频域建立了场路直接耦合二维有限元方程,开发了相应的计算程序,计算了一台具有变压器功能的500 kV并联电抗器的磁场。电抗器的线圈也作为变压器的初级线圈。初级线圈的电路方程直接与有限元方程进行了耦合。基于计算分析,提出了2种变压器次级线圈的设计方案。分析了变压器负载电流对电抗器电感和次级线圈电压的影响。在假定次级线圈短路的情况下,计算了初级和次级线圈的故障电流,从而评估了由并联电抗器附带的变压器的抗短路能力。     

安装误差对面齿轮传动接触轨迹与 接触应力的影响规律

基于面齿轮传动啮合原理,建立了含安装误差的面齿轮齿面方程,进而得出了面齿轮齿面主曲率及接触应力的计算方法。在此基础上,分别分析了轴向偏移误差、轴交角误差和轴交错误差对面齿轮传动的接触轨迹与接触应力的影响规律。研究结果表明:各项误差条件下,接触应力均从齿顶到齿根逐渐变小;所分析的误差中,轴交角误差与轴交错误差对面齿轮的接触轨迹与接触应力的影响较大,且当轴交角误差为负或轴交错误差为正时,接触应力仿真值均明显高于无误差时的接触应力正常值,因此在安装面齿轮副时,应该严格控制此二项误差的下上偏差。     

带承台单桩竖向承载变形特性数值分析

基于无厚度的接触面单元模拟桩-土之间的非线性接触特性,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型描述土的非线性特征。桩取为弹性,对带承台单桩进行了三维弹塑性有限元分析,得到了桩顶沉降、桩身轴力、桩周侧摩阻力、桩土荷载分担比等变化情况,基本反映了桩-土的实际工作性状。     

惯性及滑移对EMP推力轴承的影响研究

为了考察界面滑移和流体惯性对水润滑弹性金属塑料(EMP)推力轴承润滑性能的影响,从连续性方程和Navier-Stokes方程出发,推导出在圆柱坐标系中考虑了界面滑移和流体惯性影响的雷诺方程,并采用有限差分法对其进行数值计算.计算结果表明:界面滑移现象的出现将降低10%左右的水膜压力和轴承承载能力,而流体惯性力的存在增大了1%左右的水膜压力和轴承承载能力;随转速的增大,界面滑移现象对水膜压力和轴承承载能力的削减程度明显增大,水膜压力和轴承承载能力将降低50%左右.