两斜交圆柱壳应力分析的边界元法

本文研究了两斜交圆柱壳的边界元法。提出了用板的基本解叠加级数形式的修正项构成圆柱壳的基本解,提高了计算精度,缩短了计算时间。对区域积分进行特殊处理,从而避免了内部网格的划分,大大减少了数据准备工作量和占机内存。并编制了FORTRAN计算程序,进行了数值计算。     

随机选取法(RCM)计算爆炸波模拟器流场

随机选取法是计算一维非定常流动的一种强有力工具。本文简要地介绍了随机选取法的一般过程及计算爆炸波模拟器的方法。文中采用了一种改进了的随机选取法,包括初值的选取,Riemann问题的解及迭代方法的改进。此外,在建立基本方程时,考虑了爆炸波模拟器的具体情况,包括了多孔板引起的面积变化,压力损失,摩擦损失,热交换等影响。作为计算实例,本文列出了作者在多伦多大学宇航研究院爆炸波模拟器上的试验结果和理论计算结果,同时列出了美国陆军弹道实验室的一个试验结果与作者的计算结果并作了比较。     

曲边等参单元的数值积分和插值矩阵

目前,除四边形和六面体等参单元外,三角形、三棱柱和四面体等其它等参单元,由于形状函数采用了不适当的局部坐标,因而未能为这些单元提出明确的母单元,进而相应的数值积分和插值矩阵也很难做出。本文补充了这方面的工作。在这些单元中,采用了合适的局部坐标,提出了明确的母单元及其形状函数,从而为各种曲边等单元的数值积分和插值矩阵提供了统一的处理方法。简化了计算方法,提高了计算精度,并为单元信息的自动形成提供了有利的基础。     

海冰的力学性能:现有数据总汇

综述了S2型和S3型海冰的力学性能。介绍了短期载荷下的强度和(某些情况时的)弹性模量。所考虑的载荷为单轴拉伸和压缩以及多轴压缩,报道了圆环试验,弯曲试验和剪切试验。还叙述了影响上述这些值的参数,如晶粒直径和取向,加载速率,温度,盐度,密度和试样尺寸,以及试样是从现场取得还是从实验室制出等。也介绍了长期力学性能。只要有可能。便给出蠕变律或松弛函数。用表格形式列出了对各种载荷类型汇总的结果。还对各种力学性能作了简短的讨论。      

激光照明狭缝高速摄影系统及其应用

为解决常规武器靶场全天候测量弹丸运动姿态问题,利用激光技术和双镜头狭缝相机,研制了一套改进型激光照明狭缝高速同步摄影系统。简述了系统的结构、技术指标与基本功能。阐明了常规弹丸速度测量原理,讨论了速度测量的数据处理方法,给出了动能子弹极限速度的定量数据,并对速度数据的不确定度进行了分析。结果表明:系统性能可靠,测试精度高,实现了常规靶场全天候测量。     

一种改进的冲量测试装置及其数据处理方法

对摆锤式片炸药比冲量测试装置及其数据处理方法进行了改进。首先,在对机械结构进行了改进设计的基础上,利用光栅测试系统测量摆动角度,并解决了测试时波形失真的问题,提高了装置的精密性和稳定性。然后,采用该装置研究了阻尼随摆动幅度的变化规律,并用实测数据进行了验证;提出了片炸药比冲量测试时的最大摆角修正方法,并进行了试验对比研究。结果表明:改进后的装置及其数据处理方法能够更加准确地测量片炸药的比冲量。     

宇航级三浮陀螺仪三质量块隔振模型

从三浮陀螺仪的结构出发,考虑浮液和动压气体轴承的特点及隔振作用,运用振动理论和隔振技术,建立并论述了三浮陀螺仪三质量块振动模型。对该模型在受迫振动下的运动方程进行了分析,得到了运动方程的解。对该模型的参数进行了识别,对浮液阻尼特性进行了分析,用摄动法求解了阻尼系数c12;对波纹管弹性系数进行了推导计算,得到了弹性系数k12的表达式;对气体轴承的动态阻尼和刚度进行了分析说明,得到了阻尼系数c23和弹性系数k23的表达式。基于此模型,给出了力传递系数的求解方法以及表达式。对三浮陀螺仪振动传递研究有一定指导作用。     

电动潜油离心泵流道堵塞振动模型研究

电动潜油泵以其独具的特点和优势在油田生产过程中得到了日益广泛的应用,但过高的故障率给油田开发带来效率和经济上的损失。其核心部件离心泵也是故障易发部件,经常出现流道堵塞,严重影响机组的正常运转。本文结合电潜泵机组的工作特性和力学性能,建立了一套潜油离心泵流道堵塞的振动识别模型,并推导了振动模型的运动方程。利用自建的大型实验装置,模拟了该类故障井的实际生产并测得了井口三维振动信号,绘制了信号的时域图和频域图。此外,本文引入小波分析方法对信号进行了细致化分析,研究了此类故障的振动特性并验证了所建模型的可靠性。     

用于损伤研究的人造马铃薯

本文概述了马铃薯块茎粘弹性行为的一个模型,它是构成人造马铃薯的基础。这种装置可测量某些参量,以便对马铃薯的损伤程度作出判断。本文简要介绍了这种装置的原理,并讨论了它们的优缺点,还综述了数据处理技术并提出了新的方法。对现有装置进行了校准试验,并指出其不足之处。回顾了过去已公开发表的工作并补充以前尚未发表的工作。与此同时提出了分布惯量在研究马铃薯块茎碰撞中具有重要作用的观点,对现有装置的基本结构原理提出了质疑,并指出在研制具有分布惯量的试验装置方面需作进一步的努力。     

应力约束下三维连续体结构拓扑优化分析

本文基于ICM(独立、连续、映射)方法,建立了以连续体结构重量为目标的应力约束下多工况的三维连续体结构拓扑优化模型。利用von Mises强度理论,提出了应力约束全局化方法,从而将局部的应力约束转化为全局的应变能约束,由此减少了约束数目,降低了问题的规模,避免了敏度分析。另外,利用对偶理论,将建立的优化模型转化为对偶模型,用序列二次规划法进行了求解,从而减少了设计变量的数目,提高了求解效率。借助MSC．Patran和MSC．Nastran提供的软件平台,利用PCL语言实现了本文的优化算法。数值算例验证了方法的可行性与有效性。     

介观双粗糙弹塑性流体动力润滑界面法向接触刚度模型

弹性流体动力润滑状态通常出现在机械高副零部件的点/线接触部位,如齿轮、轴承和蜗轮蜗杆等. 宏观上点/线接触在介观层面表现为两粗糙表面的接触,在微观层面上则又表现为微凸体间的接触. 由于在中/重载荷作用下,粗糙表面上的微凸体发生接触后会产生弹塑性/塑性变形,从而使得两粗糙表面的弹流润滑接触转变为弹塑性流体动力润滑接触. 此外,界面的接触刚度决定了机械装备的整机刚度. 为了精确获得弹性流体动力润滑状态下界面法向接触刚度及其主要影响因素,基于界面的法向接触刚度由固体接触刚度和润滑油膜刚度两部分构成的思想,根据固体弹塑性理论和流体动力学理论,分别对界面间微凸体侧接触及部分膜流体动力润滑进行分析,从微观入手揭示双粗糙表面弹塑性流体动力润滑接触机理,进而建立考虑微凸体侧接触弹塑性变形的流体动力润滑界面法向接触刚度模型. 通过仿真分析,揭示了法向载荷、卷吸速度、表面粗糙度及润滑介质特性等因素对润滑界面法向接触刚度的影响规律. 研究表明:在相同速度、粗糙度及润滑油黏度的工况下,固体接触刚度和油膜接触刚度均随着法向接触载荷的增加呈非线性增大;在相同载荷、速度及润滑油黏度的工况下,接触表面粗糙度越大,表面形貌对于润滑状态的影响较强,固体接触刚度占界面总刚度的主要部分,界面主要由固体承载;在相同载荷、粗糙度及润滑油黏度工况下,随着卷吸速度的增大,固体接触刚度逐渐减小,油膜刚度占界面总刚度的主要部分;在相同载荷、粗糙度及速度工况下,随着润滑油黏度的增大,油膜刚度基本保持不变,固体接触刚度基本不受润滑油黏度的影响. 通过理论建模准确获得单位面积弹塑性流体动力润滑结合面法向接触刚度,对改善机械装备动态性能、提高机械装备的可靠性具有重要的理论和实际意义.      

斜齿轮弹流润滑下的接触疲劳寿命计算

经典齿轮接触疲劳强度理论是基于光滑表面赫兹干接触理论,而实际齿面具有粗糙度,且啮合轮齿多数处于混合润滑状态.本文基于齿轮润滑接触分析建立了渐开线斜齿轮的接触疲劳寿命计算模型.模型由齿轮润滑接触分析模型和基于次表面应力分布的疲劳寿命模型组成.首先将斜齿圆柱齿轮一对齿的瞬时啮合等效为两反向圆锥的接触问题,建立了齿轮的有限长弹流润滑计算模型,考虑了齿轮啮合周期内瞬时载荷、接触线长、卷吸速度等因素的影响,基于统一雷诺方程方法求得啮合齿对间的润滑压力和油膜厚度分布;在此基础上,计算轮齿接触区次表面的米歇斯应力分布,根据Zaretsky接触疲劳寿命计算模型,对齿轮组的接触疲劳寿命进行模拟预测.针对不同工况参数下接触疲劳寿命计算表明:润滑油黏度、轮齿表面粗糙度等因素对齿面接触疲劳寿命均有显著的影响.     

Hydrodynamic lubrication in fully plastic asperity contacts

A line contact inlet zone analysis is carried out for the hydrodynamic lubrication in a fully plastic asperity contact. A governing equation of the central film thickness i.e. the film thickness in the fully plastic contact area is derived. An equation predicting this film thickness is also derived. It is found that for the fully plastic contact, under relatively light loads the prediction accuracy for the central film thickness is good, while at the load heavy enough the prediction equation greatly overestimates the central film thickness and the central film thickness solved from the analytical governing equation is significantly low showing the asperity in boundary layer lubrication. For the fully plastic contact, the central film thickness is nearly half of that obtained based on the elastic contact assumption for relatively light loads or even lower for heavier loads. The hydrodynamic lubrication is found difficult to form in the fully plastic asperity contact for the carried load heavy enough or the significantly low sliding speed between the asperities. To achieve a high hydrodynamic lubrication film thickness in the fully plastic asperity contact it is recommended to employ a high sliding speed or a high fluid viscosity. However, in the fully plastic asperity contact, the potential hydrodynamic load-carrying capacity is limited and much smaller than that based on the elastic contact assumption or predicted by conventional line contact elasto-hydrodynamic lubrication theory.     

微油滴供油条件下弹流润滑行为的数值分析

油气润滑条件下润滑油以微油滴形式供给摩擦副,基于此建立了简化的单个微油滴供油弹流润滑模型,模拟了微油滴通过弹流接触区的全过程.结果表明:卷吸速度和润滑油黏度会影响微油滴的扩展距离,进而使接触区油膜的形成产生差异.卷吸速度越高,或润滑油黏度越大,微油滴的扩展距离就会越小,油膜仅在接触区中部区域产生,微油滴类似硬质颗粒般在接触表面挤压出凹坑穿过接触区.理论结果和实验结果对比,具有良好的一致性.     

电阻法检测乳化液润滑状态的变化

用改进的电阻法测定了金属滑动摩擦副在混合润滑状态下发生接触的时间比率，并且检测了环－块试验过程中水包油型乳化液润滑状态的变化，同时还就乳化液中油相的体积分数和载荷等对乳化液成膜能力的影响进行了试验研究．根据测得的金属接触时间比率－滑动速度曲线的变化趋势，可以清楚地判断出润滑状态的转化及对应的临界转化速度．对比相应工况下油膜厚度的理论计算值，可以说明环－块接触区会形成一个基油富集区（油池）．在此区域内，乳化液中油相的体积分数远比其标称值高，乳化液润滑具有油池润滑的特点     

定量供油下球-环/球-盘接触形式润滑特性对比

采用球-环接触和球-盘接触形式的光干涉润滑油膜测量仪,在定量供油条件下观察两种接触形式下的不同润滑特性,分析了润滑差异性的内在机制. 结果显示:在低速条件下球-盘接触膜厚始终高于球-环接触膜厚,由接触几何特性差异导致的不同动压效应、侧泄效应和润滑剂流动是其主要原因;在高速条件下球-盘接触形式易出现入口乏油,而球-环接触在整个测试速度范围内未出现乏油,不同的离心力作用方向是导致这种差异的诱因. 试验还观察与分析了黏度对两种接触方式下润滑特性的影响:低速条件下,高黏度润滑剂易导致球-环接触出现乏油;高速条件下,高黏度润滑剂能够推迟球-盘接触时乏油状态的出现.      

润滑力学中非牛顿流动的普遍Reynolds方程

本文导出了润滑力学中关于非牛顿流动的普遍 Reynolds 方程。这一方程适用于多种非牛顿流动模型,可以用于解算热流体动力润滑或热弹性流体动力润滑膜的压力分布。本文给出了一种同时求出剪应力、剪切率、速度和等效粘度的解法,并以两种润滑力学中常用的流变模型为例,应用这一方程得到了线接触热弹性流体动力润滑问题的数值解。     

燃油稀释对柴油机油性能影响规律研究

以CK-4 15W40柴油机油为基础油，通过添加不同比例(质量分数分别为5%、10%、15%和20%)的0#柴油制备了不同燃油稀释比例的柴油机油，对稀释油品的基本理化性能(黏度、倾点、闪点和酸碱值)进行了测试. 采用曲轴箱模拟试验仪、加压差示扫描量热试验仪、点接触光弹流润滑试验台以及SRV试验机对稀释前后油样进行了结胶性能、抗氧化性能、弹流润滑以及边界润滑性能进行了研究. 结果表明:燃油稀释后的柴油机油黏度和闪点明显下降，倾点未发生明显变化，酸碱值和抗氧化性能有一定程度的降低. 弹流润滑条件下发动机油的油膜厚度降低，同时燃油稀释后柴油机油在边界润滑条件下的减摩与抗磨性能有所下降.      

基于荧光法的滚动轴承内部润滑油层分布研究

润滑油在轴承内的分布及其变化规律对轴承的润滑性能有显著影响. 在本文中搭建了滚动轴承模拟试验台,基于激光诱导荧光方法实现了滚动轴承内钢球-外圈接触区附近润滑油分布的观察与测量,获得了润滑油供给油层分布的三维形貌图,研究了不同供油量和转速对轴承内部供给油层分布的影响规律. 试验结果表明充分润滑条件下相邻钢球-外圈接触区供给油池之间会形成相互连接的油带;在高速情况下,钢球-外圈接触区供给油层厚度受前一个接触区尾部空穴影响而减小;供油量的增加会增大表观油池,但并不意味着入口有效供油层的增加.      

流体动压下乳化液迁移特性及润滑机理研究

乳化液广泛应用于机械加工装备,其在动压条件下迁移特性及润滑机理亟待明晰. 采用光干涉法测量了试制和商用两种乳化液在不同浓度梯度下的流体动压成膜厚度,使用光致荧光法研究了接触区外围乳液池三维分布及其迁移行为,结合各浓度下乳化液黏度、红外吸收光谱特征峰和粒径分布等表征结果,对低副接触下乳化液润滑机制进行了研究. 结果表明:在稀释过程中乳化液会发生油包水向水包油的流型转变,转变前后乳化液均有较好成膜能力;可观察到出口气穴和入口弯月面所需的卷吸速度随着乳化液浓度降低而增大;粒径较小乳化液滴可直接进入接触区,粒径大的液滴在进入接触区前发生破裂,油相经离水展着进入接触区起主要润滑作用.