磷系添加剂结构与润滑性能的量子化学研究

用HF／6-3lG方法全优化计算了次膦酸酯、膦酸酯、磷酸酯、亚磷酸酯、酸性磷酸酯、胺基磷酸酯、磷酸酰胺、磷酸酯胺盐等8类磷系润滑添加剂,用前线轨道能级,前线轨道电荷密度,原子净电荷,键级等参数,比较各类添加剂与金属间的相互作用,得到了添加剂的分子结构与其润滑抗磨性能的规律。计算表明,添加剂分子的前线轨道能级,Mulliken键级的数值决定了它们的润滑性能。根据磷系润滑添加剂的前线轨道能级,前线轨道电荷密度,原子净电荷以及Mulliken键级讨论了它们对钢一钢摩擦副,铝一铝摩擦副的润滑效果,计算结果与实验结论一致。     

二烷基二硫代磷酸锌润滑添加剂的抗磨机理

用量子化学方法计算了4种二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)与铁原子簇的化学吸附作用能,并探讨了此种作用能与抗磨性能的关系.用前线电子密度和原子净电荷作为判据分析了4种添加剂分子与铁原子间键合的强弱和反应性的大小.计算表明二烷基二硫代磷酸锌的活性元素为6位和7位硫原子,其与铁发生摩擦化学反应时,最可能的断键位置是6位和7位硫原子的双键.反应生成由多磷酸盐和铁硫化物组成的反应膜,该膜具有较好的抗磨作用,仲烷基ZDDP比伯烷基ZDDP的抗磨性好,而伯烷基ZDDP的抗磨性优于芳香基ZDDP的.在伯烷基上吸电子基团能增强硫原子与铁原子之间的化学吸附作用力.量子化学的计算预测结果与摩擦学实验结果相符.     

径向磁轴承磁路耦合对磁力的影响及其解耦控制策略

由于磁路在磁轴承定子磁极间的耦合,磁力的分布会发生变化,致使理论模型推导的控制电流难以提供准确的回复力。基于Boit-Savart定理建立了磁场分布模型并分析了磁路耦合的影响因素;建立了考虑磁路耦合的磁力等效模型;分析了磁路耦合对磁力误差的影响,并提出了解耦控制策略;进行了电磁场仿真,验证了解耦控制的正确性;通过磁轴承稳态悬浮实验,验证了解耦控制策略的有效性。     

基于离散元法的锥形筒仓中颗粒流体的数学模拟

采用离散元法对ABS塑料球在筒仓内的流动进行数值模拟,并测定了ABS球的回弹及休止角等微观物性参数,验证了离散元模型中颗粒接触参数的正确性. 基于正交实验法考察了锥形改流体参数对料流的影响,分析了仓壁压力分布规律. 结果表明,锥形改流体参数对物料流型的影响顺序为锥形改流体倾角>锥形改流体距卸料口的高度>锥形改流体高度;锥形改流体倾角<120o时中心流无法转变为整体流. 添加合适的改流体后仓壁所受最大压力减小为原来的一半,最大压力位置上移.     

磨粒流加工的固液两相流模型及压力特性模拟

以FLUENT软件为计算平台,采用Spalart-Allmaras固液两相Mixture湍流模型对磨粒流加工过程中磨粒流的流动形态进行了数值模拟,结果表明：增大压力差可提高通道中流体的平均速度,增大边界层与壁面流速差可提高加工效率;通过改变进口压力得到非稳态流场,能够使近壁面处的磨粒数目增多,有利于加工效率的提高。同时,模拟结果还反映了黏度对磨粒流加工有重要影响。数值模拟结果为磨粒流加工过程中的参数选择提供了参考依据。     

碳化硅单点金刚石超精密切削加工残余应力的离散元模拟

通过力学性能数字试验模拟及校准,建立了碳化硅陶瓷的离散元模型和单点金刚石超精密切削加工的模型,并对其微加工过程进行了动态模拟;分析了在不同刀具前角、切削速度及切削深度等加工条件下残余应力随工件深度方向分布的影响。结果表明:当刀具前角处于小负前角时(–20°～0°),切削后的残余应力较小,否则当前角过大或者过小时,会产生较大的残余应力;残留在工件内的残余应力随切削速度以及切削深度的增加而增加。最后得出了不同加工条件下的残余应力云图,通过对残余应力产生机理的分析,验证了利用离散元法分析加工后材料的残余应力是可行的。     

非规则泥沙颗粒流动堆积过程中接触模型参数研究

采用离散元法研究颗粒的流动与堆积过程时,物性参数和接触参数的选择是否合理直接影响着模拟结果的准确性。对于非规则颗粒而言,这些参数的选取尤为重要。以非规则泥沙颗粒为例,根据其形状和大小的不同建立了四种颗粒模型。设计了一系列试验来标定泥沙颗粒的密度、恢复系数、静摩擦系数、内摩擦系数,并通过试验与模拟相结合的方法标定了颗粒间滚动摩擦系数。通过试验和离散元仿真的手段对比了顶层泥沙在V型箱和L型箱中的流动过程,结果表明试验与仿真得到的运动轨迹吻合,验证了所采用的测定物料参数和接触参数方法的可行性和参数选择的合理性。     

在复杂应力状态下厚壁圆筒的极限分析

应用双剪统一强度理论,考虑材料的拉压异性和同性,推导了在内压力和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷计算公式,并且绘制了其极限载荷线图。在这些计算公式中,当其系数取不同的值时,就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈服准则和双剪应力屈服准则的计算结果。应用其极限载荷线图,根据其承受的载荷大小,就能判断厚壁圆筒是否达到了屈服极限状态。绘制了在不同屈服准则下的极限载荷线图,以便对其差异进行比较。     

二-(N-苯基乙酰胺基)黄原酸二醇酯的合成及其摩擦学性能

为了找到既环保又具有优良抗磨抗氧化性的极压添加剂,合成了3种新型无灰无磷环境友好型润滑油添加剂二-(N-苯基乙酰胺基)黄原酸二醇酯.采用1H NMR,13C NMR,IR,UV和元素分析对其结构进行了表征,在热重分析仪上考察了其热稳定性能,利用四球机考察了其作为添加剂在液体石蜡中的承载能力和添加剂浓度、摩擦时间以及载荷对抗磨性能的影响,对摩擦表面进行了SEM(带EDS)分析.结果表明,3种添加剂的热稳定性能良好,均可以明显改善液体石蜡的承载能力和抗磨性能,其机理是在摩擦过程中发生摩擦化学反应,生成了含硫的保护膜.     

超环面行星蜗杆传动机构的精度分析

运用空间啮合原理求出超环面行星蜗杆机构含误差的啮合方程,求出各误差的影响系数。综合考虑加工成本、尺寸因素、装配性能等工程实际,结合各误差的影响系数,提出了超环面行星蜗杆机构改进最佳极限偏差分配法,对超环面传动关键零件误差进行合理分配,并给出实际算例。以上研究为超环面行星蜗杆机构的精度规范打下基础,将促进超环面行星蜗杆传动机构在工程实际中的推广应用。