点接触弹流问题中的表面弹性变形计算

本文提出了在弹流数值解中常用的固体耒面弹性变形计算的一种数值方法。这种方法适于处理无摩擦接触的各类工程问题。在全求解域上,用分段二次多项式逼近压力函数,将每一个节点上的弹性变形表示为节点压力的线性组合,其中所有的系数组成了弹性变形矩阵。这样,使弹性变形计算简化,计算工作量大大减小。同时这种计算方法的精度比以往的同类型计算都有所提高。     

线接触弹流中弹性变形计算方法对比研究

综述弹流润滑中弹性变形量的计算方法,针对5种线接触弹性变形量计算方法,求解Hertz压力分布、三角形压力分布和均匀压力分布下的线接触弹性变形量,比较评价5种计算方法的优越性。研究发现,张鹏顺的方法将奇异点单独处理,黄平的方法避开奇异点,2种方法都能得到很小的中心变形误差、数据波动和极值之差;OKAMURA以更简单的方式避开了奇异点,但数据波动和极值之差较大;EVANS的微分法能得到更精确的中心变形量;FFT法的精确度要低于其他4种方法。5种方法在计算原理、计算量和计算结果的准确性上各有特点,在线接触弹性流体润滑计算中都能得到合理的应用。     

计入曲轴受载变形的粗糙表面曲轴轴承弹性流体动力润滑分析

对一四缸内燃机曲轴轴承进行了计入曲轴受载变形和表面形貌的弹性流体动力润滑分析.计算中采用动力学法进行曲轴轴承的润滑分析,采用变形矩阵法计算油膜压力作用下轴瓦表面的变形.结果表明,表面形貌对曲轴轴承轴心轨迹影响较大,表面弹性变形对曲轴轴承轴心轨迹影响很小;计入表面形貌,曲轴轴承最大油膜压力增大显著,最小油膜厚度明显减小,端泄流量在大部分时间几乎没有变化;计入表面弹性变形,轴承最大油膜压力基本都有不同程度的减小;表面弹性变形对端泄流量、轴颈摩擦因数以及最小油膜厚度的影响甚小.     

计及轴受载变形的粗糙表面轴承热弹性流体动力润滑分析

同时计及表面形貌、热效应和轴承表面(热和弹性)变形等,对轴受到载荷作用产生变形,导致轴颈在轴承中倾斜时滑动轴承的热弹性流体动力润滑性能进行研究,主要分析讨论表面热变形等对粗糙表面倾斜轴颈轴承热弹性流体动力润滑性能的影响.计算中,采用基于平均流量模型的广义Reynolds方程进行轴承的润滑分析,采用变形矩阵方法计算轴承表面(热和弹性)变形,采用能量方程和热传导方程计算润滑油和轴承的温度分布.结果表明,计及表面热变形时,半径间隙对轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、油膜压力和油膜厚度的分布有较大影响;轴承载荷越大,表面热变形对轴承性能的影响越显著;表面热变形对轴承性能的影响程度与转速高低有直接关系,转速越高,表面热变形的影响越大;相比于表面弹性变形,表面热变形对轴承性能的影响较大;表面形貌是否影响轴承性能以及影响程度与轴承表面变形情况有较大关系,仅考虑热变形时,表面形貌有一定影响,同时考虑热变形和弹性变形时,表面形貌的影响非常小.     

滑动轴承弹性变形的耦合算法研究

采用一种新型的耦合算法 ,将差分法和有限元法综合应用于数值求解滑动轴承油膜压力分布和弹性变形分布的问题。该算法与其它算法相比更为科学、合理 ,同时具有收敛快、精度高的特点。通过对一个具体轴承计算研究 ,分析了弹性变形对轴承无量纲承载能力、偏位角、无量纲摩擦力、无量纲耗油量等性能的影响。     

O形胶圈受压弹性变形压力的计算

O形胶圈广泛用在油缸、发动机、阀门、管道密封中,其弹性变形压力与矩形橡胶弹簧不同,其弹性变形压力的计算尚无公式.文章根据矩形橡胶压缩弹簧的计算公式,推导出O形胶圈弹性变形压力计算的近似公式,可以计算其变形压力.     

冷轧薄板接触弧长的确定及轧制压力计算

本文在计算冷轧薄板接触弧长度和轧制压力时,不仅考虑轧辊弹性变形,而且也考虑轧件弹性变形。把变形区分为入口弹性区、塑性区和出口弹性区。应用弹性力学基本方程、塑性条件和平板压缩理论导出了入口弹性区和出口弹性区单位宽度轧制力公式及塑性区平均单位压力公式。应用弹性接触理论和变形区的几何关系导出了计算冷轧薄板接触弧长度公式。最后给出了考虑轧辊和轧件弹性变形时计算冷轧薄板的总的轧制力公式。该公式不仅适用于一般工程计算,而且也能为在线控制的电子计算机提供较为精确的轧制力数学模型。     

矩形空气静压导轨气浮垫性能的数值分析

采用有限差分法对一种新结构气浮垫的压力场进行了数值仿真分析.通过理论分析对气浮垫气膜压力分布和承载能力进行了研究,采用网格重叠和网格拼接技术划分网格,并对气体润滑状态控制方程和弹性薄板变形的控制方程进行了耦合计算,得到气浮垫的承载力和刚度.理论计算结果表明:在气体压力的作用下,环形弹性薄板产生弹性变形,引起节流面积和均...     

薄带平整轧制时轧制压力模型的研究

考虑到轧辊的弹性变形以及轧件的弹性变形,建立了一套新的薄带平整轧制时的轧制压力模型。在模型中,对于一般薄带,考虑到停滞区的不对称性,采用混合摩擦理论分析了变形停滞区的摩擦力分布;而对于极薄带材,根据平整时塑性区相对弹性区缩小,摩擦力模型中的停滞区的范围并不止于塑性区,有可能扩大到弹性变形区这一特性,对相应的单位轧制压力分布情况进行了详细推导。同时,为了验证相关模型的准确性,采用该模型对宝钢1550CAL平整机相关典型规格产品轧制压力进行了理论计算,并在线实测出相应的轧制压力,其计算结果与实测值很好吻合,完全达到了工程上所需要的预报精度要求。因而该模型具有重要的理论意义和实用价值,可作进一步的推广与应用。     

弹性变形对大型球磨机轴承性能的影响

研究弹性变形对大型球磨机滑履轴承性能的影响。采用有限差分法求解简化形式的N-S方程,得出油膜压力分布和膜厚分布;借助有限元软件ANSYS分析中空轴和轴瓦的弹性变形。将变形作为油膜变化的条件,油膜压力分布作为变形的条件,进行耦合分析,得出润滑油膜厚度及压力分布。结果表明:考虑中弹性变形时计算得到的最小油膜厚度小于未考虑弹性变形时的厚度,且球磨机四块瓦的油膜厚度分布规律不同,表明中空轴和轴瓦的变形对膜厚分布规律、压力分布及最小膜厚有较大影响,设计时必须考虑弹性变形的影响,以防止出现油膜过薄导致轴承失效。     

外拘束对铝合金薄板结构焊接变形的影响

采用热-弹-塑性有限元法与基于固有应变理论的弹性有限元法相结合的计算方法,模拟不同板厚铝合金(A6061)薄板结构的焊接变形.同时,基于数值模拟结果,讨论外部拘束对焊接变形的影响.在计算方法上采用两步集成计算方法,第一步采用热-弹-塑性有限元法计算薄板结构中典型焊接接头的固有变形,第二步将各个接头的固有变形转化成相应的...     

铜制压力容器力学性能数值模拟研究

采用数值计算方法结合材料的真实应力应变参数模拟了H62铜合金制容器承压至爆破过程的力学行为,并分别根据数值计算结果和理论计算公式预测了容器的全屈服压力和爆破压力,并得出以下结论:根据数值计算结果,按我国许用应力计算方法设计的H62铜合金制容器在承载最大允许工作压力时,筒体接管等主要危险区域都处于弹性阶段.容器的屈服安全裕度为1.98,爆破安全裕度为5.06;若采用Rp1.0作为屈服强度来设计,其承载最大允许工作压力时,筒体接管等主要危险区域也都处于弹性阶段.容器的屈服安全裕度为1.72、爆破安全裕度为4.40,仍较高,满足要求     

薄板轧制力的研究与模拟分析

薄板冷轧过程中,轧制力的计算与研究是关键.本文综合考虑了轧辊弹性变形与轧件的弹塑性变形,采用数值迭代法对轧制力进行了推导分析,并建立了轧制力计算模型,最后运用有限元模拟软件ANSYS对轧制过程进行了模拟分析,从而验证了此计算公式正确性.     

粗糙表面弹性变形对流量因子的影响

利用FFT技术计算粗糙表面的弹性变形,并提出弹性变形对流量因子影响模型,给出了几个该模型的计算实例,探讨了流量因子大小与计算区域边界压力大小的关系。结果表明,由于弹性变形的存在,使膜厚变大,因而对于横向表面和各向同性表面,压力流量因子比不考虑弹性变形时增大,剪切流量因子减小;对于纵向表面,压力流量因子减小,剪切流量因子增大。通过算例分析发现,粗糙表面弹性变形对流量因子的影响包括两部分,即对平均膜厚的影响和对粗糙度的影响,而后者是主要的影响。     

三维真实粗糙表面弹性接触的全域数值解

本文提出了三维真实粗糙表面弹性接触问题的全域数值求解方法。这种方法采用网格规则划分和局部柔度矩阵存储解决了计算机存储问题;采用求解域收缩和逐次低松弛迭代解决了接触方程求解问题。运用这种方法可以获得真实粗糙表面弹性接触时全接触域内的压力分布与总载荷、接触图象及其实接触面积、接触变形与接触刚度等参数。计算结果与实测结果符合得较好。     

带钢平整机轧制压力的计算模型

平整较厚带材时，变形区水平应力沿板厚不均匀分布对平整轧制压力的计算有着重要影响。在考虑带材入口和出口弹性变形区影响的冷轧轧制压力计算模型的基础上，通过修改弹性变形区入口和出口应力边界条件，提出平整轧制压力计算模型，并对弹性区入口和出口表面水平应力进行了计算。用该模型计算的平整轧制压力与原有计算模型和实测值进行对比，证明模型提高了精度。     

浮环弹性变形对浮环动静压轴承润滑特性的影响

浮环轴承在高速工况下运行时,浮环表面在油膜压力作用下会发生弹性变形,影响轴承润滑性能。针对带有深浅腔的浮环动静压轴承,采用有限元法和有限差分法耦合求解油膜Reynolds方程、能量方程和温黏关系式,采用变形矩阵法求解弹性变形方程,计算浮环弹性变形分布;在浮环平衡的基础上,分析浮环变形对环速比、油膜承载力、端泄流量等润滑特性参数的影响。结果表明：浮环弹性变形分布与油膜压力分布呈现一致性,转速越高,偏心越大,变形越明显;考虑浮环弹性变形,浮环达到平衡状态时,内膜偏心率增加,环速比减小,轴承承载力与摩擦力矩均有所增加;由于浮环变形对内、外膜间隙及流动液阻的不同影响,使得内膜端泄流量增加,外膜端泄流量减少。     

线接触弹流问题弹性变形方程的数字信号解法

根据数字信号系统的分析方法,提出了与弹性体受力变形对应的信号系统模型,在时域和频域内对该系统加以描述。利用信号分析的快速傅里叶变换及其卷积性质,实现了线接触弹流问题弹性变形方程的快速计算,其计算工作量为O（Nlog2N）。对Hertz压力分布接触区弹性变形的计算表明,弹性变形方程数字信号解法的精度与变形矩阵法相当,而计算量及存储空间的开销则大大低于变形矩阵法。因而,弹性变形方程的数字信号解法在弹流计算中具有实用价值。     

高功率密度柴油机连杆大头轴承润滑特性分析

基于全局 Newton-Raphaon 方法和柔度矩阵法对高功率密度柴油机连杆大头轴承的润滑性能进行数值摸拟;耦合求解 Reynolds 方程和弹性变形方程,比较弹性变形的连杆大头轴承与刚性轴承的轴心轨迹与压力分布。结果表明：将全局 Newton-Raphaon 方法与柔度矩阵法结合起来,对高功率密度内燃机连杆大头轴承的弹流润滑进行分析,解决了轴承偏心率大于1时弹流润滑计算难于收敛的问题;考虑表面弹性变形的连杆大头轴承与刚性轴承相比,在最大气体爆发压力附近,油膜压力分布的形状和大小明显发生变化,特别是在轴承的两端处,油膜压力明显增加并接近轴承中间部分的压力。     

弹性箔片动压气体推力轴承承载性能研究

气弹耦合解是准确预测弹性箔片动压气体轴承承载性能的有效方法。通过引入箔片的弹性变形以及联立求解动压气体润滑Reynolds方程和弹性箔片的变形方程,给出了弹性箔片动压气体推力轴承的气弹耦合解。应用气弹耦合解理论,将顶层箔片的局部弹性变形纳入考虑范围,对弹性箔片动压气体推力轴承的承载性能进行了计算和分析。有限元数值仿真结果表明:顶层箔片在气膜压力作用下的局部弹性变形直接导致弹性箔片动压气体推力轴承承载能力的降低;根据轴承瓦块上气膜压力分布的特点合理设计支承拱箔的结构形式,可以减小顶层箔片的局部弹性变形,有效提高轴承的承载能力。得到了一种承载能力较高的弹性箔片动压气体推力轴承支承拱箔结构设计方案。