柔性多体系统中间隙铰接副的磨损预测

通过集成磨损计算与柔性多体动力学，对柔性系统中间隙铰接副部位的磨损进行了预测.基于绝对节点坐标方法（ANCF）建立了柔性部件的多体动力学模型，引入连续接触力模型计算间隙铰接副部分的接触力，并采用Archard磨损模型的迭代磨损计算程序预测磨损.为了得到在不同接触情况下的磨损系数，本文中采用了径向基神经网络处理试验数据.通过对含柔性连杆的曲柄滑块机构进行仿真计算，发现当考虑部件的柔性时，得到的间隙处的冲击力大幅降低，且预测的磨损量也略有降低，这种区别会随着仿真时间的增加而变得更加明显.     

内燃机活塞环开口重叠的摩擦机理分析

根据曲轴扭矩传递原理得到了相关数学模型，进而计算了连杆轴颈偏转和活塞往复转动；在考虑燃气压力、往复惯性力和流体摩擦力，以及转动摩擦阻力矩、转动惯性力矩和气体摩擦力矩作用的基础上，提出了活塞环随活塞同步转动的判别条件，建立了活塞环相对转动的分析模型．结果表明：在内燃机工作循环中，连杆轴颈的正、负偏转引起活塞往复转动，在燃气爆发位置附近产生最大偏转和转动幅值；在少量曲轴转角区间内附着力矩小于转动阻力矩，此时活塞环不能与活塞保持同步而是与活塞之间发生相对转动；第二气环转动角度大于第一气环，当2个气环的开口转到相同位置时，活塞环出现开口重叠．     

单峰接触研究及其在分形表面接触中的应用

基于有限元方法,建立了弹塑性单峰的接触模型.粗糙峰为理想的弹塑性材料,为了考虑不同的材料特性对微凸体变形的影响,分别对9种不同的材料进行了分析.根据有限元计算结果,分析了接触面积,平均接触压力和接触力与变形干涉量之间的关系,并进行了经验公式的拟合.单峰接触所经历的4个不同的阶段,以及不同阶段之间的转化点均作了明确的表达.然后,根据分形理论,将单峰接触模型扩展到了三维的粗糙表面的接触,并提出了一个计算接触表面法向刚度的模型.通过与实验数据和以往模型的结果对比,证明本文中所提出的模型具有较高的精度.     

柔性对多体系统中铰接副磨损的影响

通过集成柔性多体动力学与磨损计算程序,提出了一种用于对柔性多体系统中间隙铰接副部位的磨损进行了预测的方法.基于绝对节点坐标方法(ANCF)建立了柔性部件的多体动力学模型,引入Lankanrani和Nikravesh提出的连续接触力模型计算间隙铰接副部分的法向接触力,采用Lu Gre摩擦模型计算切向摩擦力,并利用基于Archard模型的迭代计算程序计算磨损.为了提高计算效率,引入了并行计算策略.最后,通过对一个含柔性连杆的曲柄滑块机构机构进行仿真计算,发现当考虑部件的柔性时,得到的间隙处的冲击力会大幅降低,预测的磨损量也随之降低,并且随着机构柔性的增强,这种效果更为明显.     

典型磨损情况下的内燃机性能退化预测

通过内燃机热力学建模,考察了两类典型的磨损情况对整机性能的影响:一类是由于磨损和变形而引起的气门间隙变化(进而导致气门升程变化),另一类是由于缸套-活塞组件之间的磨损而引起的漏气间隙变化.通过分析可知,发动机在运行中的磨损等结构退化现象使发动机的性能大幅下降.因此,应当在设计阶段通过抗磨损的摩擦学设计等手段,延长关键部件的正常工作寿命.     

缸套-活塞系统润滑行为与动力学行为耦合分析

建立了缸套-活塞系统油膜润滑与动力学行为耦合分析模型，并用数值方法进行了仿真计算，用有限元法计算了缸体的结构动力响应；通过采用有限差分法求解平均雷诺方程计算了缸套和活塞间的流体润滑特性，并探讨了活塞二阶振动的影响；采用顺序耦合的方法计算了考虑缸套-活塞摩擦、润滑与缸体结构振动、活塞二阶振动耦合作用的缸套-活塞间最小油膜厚度变化、摩擦力及摩擦功耗等．同不考虑缸体振动时的相应分析和计算结果对比发现，缸体结构振动对油膜润滑特性具有重要影响．