具有半球形凹坑表面的滑动轴承润滑分析

具有非光滑表面的滑动轴承具有一些独特的性质,适当的表面凹坑对径向滑动轴承的润滑性能可能有一定的改善作用。为研究球形凹坑对径向滑动轴承润滑特性的影响,本文建立了具有不同形式球形凹坑的径向滑动轴承润滑分析的数学模型。利用有限差分法进行求解,得到径向滑动轴承的油膜压力与承载力,并研究凹坑的个数、尺寸、分布规律及凹坑深度对径向滑动轴承的润滑特性的影响。计算结果表明:与光滑面相比,在充分润滑状态及轴承几何运动参数不变情况下,合理的凹坑个数、尺寸参数、分布形式及凹坑深度对提高径向滑动轴承的油膜压力及承载能力具有一定的改善作用。     

输气钢管内壁椭圆形坑失效原因分析

为分析某输气用X52QS钢级无缝钢管内壁椭圆形凹坑失效原因,通过力学性能测试、金相检测、化学成分分析、扫描电镜（SEM）、物相（XRD）分析等手段,对该凹坑产生原因进行综合分析。结果发现,凹坑区的C、Cr、Mo、Ti、B等元素含量高于正常区,且偏聚在凹坑区;C、B元素含量超标,化学成分不均导致凹坑区金相组织不均匀,使凹坑区发生微观原电池反应,凹坑区成为阳极被腐蚀而减薄;此外,凹坑内表面的CaCO3和SiO2含量较高,造成凹坑区垢下腐蚀;凹坑区表面膜疏松造成浓差电池,在介质冲刷等共同作用下会加速腐蚀,凹坑区壁厚持续减薄,最终形成更大的椭圆形凹坑。最后对样管最薄凹坑剩余厚度进行计算,发现已无法满足设计压力要求,建议换钢管或者降低设计压力后二次利用。     

45号钢在往复冲击载荷作用下的塑性变形

摘要：采用钢球冲击45号钢盘,观测了在不同接触条件、冲击次数及载荷条件下钢盘表面的塑性变形情况．发现在低冲击次数条件下,使用低黏度油的凹坑深度与干接触相近,但在高次数冲击条件下,冲击深度与干接触条件下相比大幅度变浅．而高黏度油条件下的凹坑深度一直最浅．在其他条件相同时,冲击深度随载荷的增加而增加．冲击时,由于凹坑中心产生的热量不断向边缘传递,使凹坑边缘形成凸起即形成所谓彩虹环．彩虹环随润滑油黏度的增加及载荷的增加而高度增加．润滑油的使用可以降低材料表面的塑性变形和磨损．对于干接触条件,凹坑内部发生微细颗粒碎化．而油润滑时凹坑内部出现微裂纹．微细颗粒碎化及微裂纹的程度均随冲击次数和载荷的增加而增加．     

含圆形凹坑管材爆破压力计算方法的研究

采用有限元分析软件ANSYS,对静水内压作用下含圆形凹坑管材进行了大变形塑性极限分析。引入承受内压管材爆破压力的概念,基于Considère判据获得的塑性拉伸失稳极限载荷,推导了含圆形凹坑管材爆破压力的计算公式。研究结果显示,在考察的凹坑半径和余厚的范围内,无量纲极限载荷在一定程度上与凹坑半径和余厚呈线性关系,且无量纲极限载荷的增量较稳定,均值为0.05。推导出的爆破压力理论解与有限元模拟得到的爆破压力数值解具有较高的可比性,最大的相对误差不超过9%。当圆形凹坑的半径一定时,二者的相对误差随着凹坑余厚的减小而增大。基于含圆形凹坑管材大变形塑性拉伸失稳极限载荷推导出的爆破压力计算公式可以较准确地预测其爆破压力,可作为材料力学性能试验的参考。     

顶吹射流和液体熔池两者之间相互作用的基础研究

在碱性氧气转炉炼钢中（BOF），了解顶吹氧气射流和液态钢水两者之间的物理相互作用非常重要。在现有研究中，采用单孔和多孔喷头完成了冷模拟试验和CFD模拟，并成功模拟了射流的速度场。为了研究通过冲击射流形成的凹坑和喷溅现象，也完成了水模试验。通过考虑多孔喷头射流特征，认为凹坑形态和喷溅特征与顶吹条件相关。     

计入表面微凹坑的动压轴承特性研究

以计入表面微凹坑的动压滑动轴承为研究对象,基于凹坑流量平衡建立了油膜特性数学模型,采用差分法离散求解得到了轴承静、动特性及稳定性参数随微凹坑深度、面积率、形状和排布方式的变化规律,对比了光滑表面的轴承特性计算结果.结果表明,凹坑形状、分布、尺寸等因素显著影响油膜承载力、流量、偏位角、平均温升等静特性参数和刚度、阻尼等动特性参数;其中,最优的微凹坑深度使得油膜承载能力最大提高了15.3％,失稳转速最大提升了6.9％.针对计入表面微凹坑动压轴承的研究具有参考价值.     

基于PRO/E仿生绞刀三维设计

为了降低疏浚机具的粘附和摩擦,提高其效率,从仿生学角度、应用相似原理设计出具有凹坑形结构单元的疏浚机具铰刀刀齿的表面结构,使得刀具与土壤的接触面积减少,且破坏了接触水膜的连续性。利用三维设计软件PRO/E,建立仿生铰刀模型,为以后仿生铰刀的研发设计提供参考。     

仿生凹坑型吸盘设计与试验

为了提高吸盘的吸附性能,基于水蛭吸盘表面存在的凹坑形态,运用仿生学原理,在常规吸盘表面设计凹坑形态,使吸盘工作表面存在多个小型吸盘,提高吸盘的吸附性能。运用部分正交多项式回归分析,探究凹坑形态的直径、单排凹坑数量及排间距对吸盘吸附力的影响。试验表明,不同凹坑的形态参数对吸盘吸附力具有不同的影响效果,当凹坑直径为1.5 mm、单排凹坑的数量为40个及排间距为4 mm时,仿生吸盘在基底表面的吸附力为49.54 N,相对于标准吸盘在基底表面的吸附力提高49.21%。建立设计因素与评价指标间的数学回归模型,确定对吸盘吸附力影响的显著性主次顺序为排间距、凹坑直径、单排凹坑数量。仿真分析表明,工作表面存在的凹坑形态改变了吸附时吸盘表面接触压力及摩擦应力的分布,并且仿生吸盘工作表面的摩擦应力和接触压力均大于标准吸盘,增大了仿生吸盘在基底表面的吸附力。     

压力钢管表面凹坑缺陷的安全评定

基于有限元分析结果,采用国家标准GB/T19624<在用含缺陷压力容器安全评定>,对含表面凹坑缺陷的压力钢管进行了安全评定.根据凹坑缺陷不同的分布状况,分别采用了不同的方法进行评定.当相邻两凹坑缺陷边缘间的最小距离在20 mm范围内时,应采用常规评定的方法.结果表明,其对应的评定点落在评定曲线定义的安全范围内.这表明所评定的缺陷是可以接受的.当相邻两凹坑缺陷边缘间的最小距离大于20 mm时,可采用凹坑评定的方法.两种方法评定结果均表明,压力钢管壁上的表面凹坑缺陷是可以接受的.