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。     

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。     

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。     

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...     

线接触等温弹流的数值分析

本文用改进的直接迭代法求解线接触弹性流体动力润滑问题,获得了各种工况下具有典型弹流特征的完全数值解。为提高精度,推导应用了高阶有限差分格式;引进了简化压力和φ函数的变换;在对压力的循环修正计算中采用了变松弛因子和分段迭代的技巧;在弹性变形计算中采用了变形矩阵的方法,通过解析方法,避免了奇异积分。幂指数粘压方程的采用,与真实流体的情况更加接近。计算结果表明,本文算法是可行的。     

轴瓦变形计算模型对不对中滑动轴承润滑特性的影响

以发动机滑动轴承为研究对象,综合考虑轴颈倾斜问题和实际轴承安装过程中部分轴承悬置在曲轴箱,建立发动机主轴承全约束和局部约束模型,综合考虑实际轴瓦与轴承机座之间关系,建立全约束和安装接触2种工况,采用变形矩阵法计算轴瓦的径向变形量,考虑到有限元网格和有限差分网格密度不一致,采用二维插值法将各节点的径向变形量代入到对应的有限差分网格节点上,分析弹性变形对滑动轴承润滑性能参数的影响。结果表明,考虑轴瓦弹性变后轴承最大油膜压力有所减小,最小油膜厚度增幅较小;随着偏心率增加,计及弹性变形的轴承端泄流量、承载力、工作力矩均变大;随着转速的增加,计及弹性变形的油膜压力、端泄流量、承载力、工作力矩均减小。     

压力补偿灌水器流固耦合数值模拟及可视化试验研究

压力补偿灌水器结构复杂,工作机理不明确,进一步的研发受到阻碍,对压力补偿腔的数值模拟及可视化试验研究是揭示其工作原理的重要途径。采用流固耦合数值方法模拟不同压力下压力补偿灌水器的工作状况,并制作等比例有机玻璃透明试验件进行可视化试验,测量膜片变形和压力补偿腔内部速度分布,对计算结果进行验证。结果表明,流固耦合数值模拟结果与试验结果吻合较好,并发现在流量稳定阶段,随压力增大,弹性膜片的变形增长率越来越小,在75 k Pa以后膜片出现振动,并在195 k Pa之后完全贴于压力补偿腔顶部,压力补偿灌水器通过弹性膜片的微小变形变化调节出水断面来保持流量稳定,因此弹性膜片的硬度、压力补偿腔出水口和小槽尺寸是决定压力补偿灌水器稳定工作阶段流量以及流态指数的主要因素。该方法为压力补偿灌水器的设计和开发提供了有效途径。     

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。     

汽车碰撞数值仿真中的沙漏模态研究

本文分析了汽车碰撞数值仿真中常见的沙漏模态的机理，推导了沙漏基矢量的形式，讨论了沙漏模态的控制方法，比较了不同沙漏控制方法在点焊撕裂动态数值仿真中单元变形时序图和能量-时间曲线。数值仿真结果表明在低速结构大变形问题中，弹性刚度沙漏控制方法能较好的抑制沙漏变形并保持高的计算效率，这种方法对于解决大变形动力有限元分析中的沙漏问题有着重要的意义．     

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.     

计入轴瓦弹性变形的滑动轴承润滑分析的快速近似算法

建立变形矩阵人工处理数据量大和润滑分析计算耗时较长是研究计入轴瓦弹性变形的滑动轴承润滑分析2个主要问题。采用APDL语言编写专门的计算程序来自动求取变形矩阵,并根据变形矩阵的特点,提出了一种在轴承承载区油膜压力对应节点位置处动态截取子矩阵的快速近似新算法。计算结果表明在内燃机一个工作循环内,快速算法得到的最大油膜压力、最小油膜厚度和轴承反力的计算误差在3.2%以内,润滑分析计算时间下降了2个数量级。     

线接触弹流润滑下固体表面热应力的计算

线接触热弹流润滑下,与油膜接触的两固体表面会产生温升变化,固体表面必定会产生热应力,由于固体表面受到了非均匀油膜压力的约束,数值求解固体表面热应力的难度较大。将热力转换原理和热弹性力学理论引入弹流润滑计算中,给出了数值计算方法,实现了固体表面线胀系数的数值求解,解决了热应力和热弹性变形的数值计算,通过算例得到了满足收敛精度的润滑特性和热应力的数值解,并讨论分析了线载荷变化对固体表面热应力的影响。研究内容可为热弹流润滑分析和约束条件下固体热应力分析提供理论基础和数值方法。     

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。     

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。     

高速飞行器结构与气流耦合振动特性研究

应用数值方法,考虑弹体结构与气流的耦合作用,对空中跨音速飞行条件下导弹壳体的动态特性进行研究。得到作用于弹性壳体的气动脉动压力,同时得到弹体仪器舱段上节点的位移、速度、加速度脉动情况,这些将为分析导弹仪器舱内仪器设备的抗振性能提供支持数据。对比弹性弹体模型和刚性弹体模型的受载情况,以此说明对于流固耦合作用的考虑是否充分(结构弹性变形是否被考虑)直接影响弹体受力特性的研究,从而影响结构振动特性的研究。     

变载荷作用下柔性关节板弹簧的大变形分析与强度计算

提出一种由气缸驱动的柔性机械手关节,关节采用板弹簧作为骨架。板弹簧的变形等效于自由端受特殊变载荷作用的弹性悬臂梁的大变形,其特殊变载荷是一个方向和大小都随气缸压力而变化的载荷。建立了悬臂梁静态变形的微分方程,采用简单的微分计算方法得出不同气缸压力下板弹簧任意位置的变形倾角、变形位移及应力的数值解。绘制其变形曲线和应力曲线,分析板弹簧的变形和应力分布情况,并校核了板弹簧最大应力处的强度。     

弹性变形对泵用高速波度端面机械密封液体泄漏特性的影响

高参工况下密封环的弹性变形在一定程度上会影响密封性能。以波度端面机械密封为研究对象，考虑空化效应和弹性变形，对高速波度端面机械密封液体泄漏特性开展理论研究。采用有限差分方法数值求解密封的压力分布、开启力和泄漏量，重点分析密封端面波度几何参数以及密封工况参数对开启力和泄漏率的影响规律。结果表明：高速工况下波度密封端面空化加剧以及端面变形，使得密封端面承载力减小；当表面波度幅值较小时，考虑弹性变形时的密封开启力大于不考虑弹性变形时的密封开启力，而表面波度幅值大于0.2μm之后，两者呈现相反的结果；考虑弹性变形时的密封泄漏率则均大于不考虑弹性变形时的密封泄漏率；在弹性变形影响下，波度端面机械密封的密封性能主要受密封压力和密封间隙的影响；随着密封压力的增加，密封泄漏率增加；随着密封间隙的增加，考虑弹性变形前后的泄漏率差值逐渐减小。在文中计算条件下，弹性变形使得密封泄漏率增加可达50%以上。     

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。     

基于逆向工程技术实现修边线回弹后形状变化的预测

在有限元方法无法准确计算回弹的情况下,通过逆向工程技术对回弹后的型面进行测量和重构,利用弹性变形的特点,以冲压件典型特征为基准进行强制变形,从而找到变形前后单元和节点的拓扑映射关系。根据修边线在单元上的投影关系计算出变形后投影点和投影线交点的位置,并利用三次参数样条函数重构出修边线。     

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。