电场作用下向列相液晶指向矢与流动的耦合机理

作为开发液晶流动驱动的第一步,运用宏观ELP模型及Frank弹性理论对电场作用下液晶盒内向列相液晶的指向矢旋转与所引起的液晶流动之间的耦合机理进行了理论与实验研究。通过对液晶盒进行施加及撤销电场的操作,得到了液晶盒内瞬间液晶指向矢的旋转及所引起的液晶流动的变化情况。电场施加瞬间指向矢的旋转控制着流动的变化,二者同时达到最大值:指向矢旋转为350(°)/s,引流速度为30μm/s;而电场撤销的瞬间流动的变化控制着指向矢的旋转,流动特征与电场施加瞬间很相似,但持续时间很短。实验验证采用最直接的观察法,用显微镜自带CCD拍摄液晶盒在电场施加和解除过程中内部液晶引流发生的过程,通过图像分析得到实验数据,每个数据点分别通过取10次实验的平均值得到,实验结果与理论计算结果吻合。     

向列相溶致液晶旋转黏度研究

溶致液晶具有良好的生物相容性、无毒性、生物降解性以及光学、电磁学各向异性等, 在细胞相互作用、神经刺激传递、脂肪吸收、药物智能输运等生命活动研究、医药工程和液晶显示等领域有广泛应用. 本文采用旋转磁场法测得溶致液晶日落黄在不同温度和溶液浓度下向列相时旋转黏度, 并结合溶致液晶分子自组装过程, 理论分析了溶致液晶向列相旋转黏度随温度和溶液浓度的变化规律. 研究结果表明: 溶致液晶旋转黏度与液晶分子自组装柱状体平均长度的平方呈正比增大关系, 随溶液浓度的增大而增大, 随温度的升高表现出指数减小的规律. 构建了与向列相溶致液晶温度和浓度相关的旋转黏度经验表达式, 经验表达式计算结果与实验值吻合较好, 最大误差仅为18.56${\%}$. 提出采用旋转流变仪间接获得溶致液晶剪切能的新方法, 溶致液晶剪切能随溶液浓度的增大而增大, 但在实验温度范围内, 溶致液晶剪切能几乎不随温度而改变. 利用旋转流变仪间接获得的溶致液晶剪切能与报道的利用X-Ray检测所得的结果之间最大误差仅为3${\%}$. 成功地利用了液晶分子自组装能力随温度的变化规律来研究柱状体长径比对旋转黏度的影响规律, 创新地提出了"一步法"测量研究, 大大减少相关实验研究的成本和复杂性.      

液晶润滑添加剂的减摩作用机理研究

液晶润滑添加剂具有优良的减摩性能，但在已有的文献报道中涉及其减摩机理的研究内容却还很少。因此，利用向列型液晶材料已氧基苯甲酸和正辛基苯甲酸作为ＨＵ－２０汽轮机油的添加剂，在给定的压力、速度和温度条件下于Ｆａｌｅｘ试验机上进行了液晶的减摩性能试验研究，并且用Ｘ射线衍射、俄歇电子能谱和扫描电子显微镜等技术，对溶解于矿物油中的液晶结构、磨损表层的元素组成及其表面形貌作了观察、分析与研究，在此基础上又对液     

超薄膜磁头滑块气动力特性

采用有限差分法对广义润滑方程进行数值求解,计算出计算机磁头滑块压强场的分布情况。分析、研究了其稳态和动态气动力特性,并将计算结果分别与求解一阶、二阶修正雷诺方程所得到的结果进行了比较,得到如下三个结论:(1)当飞行高度很小,飞行速度较低时,必须采用广义润滑方程进行磁头滑块的气动力计算,(2)与广义润滑方程结果比较,求解一阶修正雷诺方程所得到的计算结果总是偏高,而求解二阶修正雷诺方程所得到的计算结果总是偏低。此外,还解决了大压缩数下数值失稳问题,使得压缩数可以计算到120万,足以适应任何实际工程的需要。     

面接触润滑油膜测量系统滑块倾角的快速计算

在面接触润滑油膜厚度的光干涉测量中,需要确定滑块和玻璃盘所形成的微小倾角.一般通过目测干涉条纹的数量计算倾角,效率低且误差大.根据滑块表面干涉条纹等距,光强呈周期性变化的特点,对滑块面的干涉光强曲线进行傅里叶变换,综合采用Rife-Jane和重叠FFT相位差法进行频率插值,较好地消除了频谱泄漏,较准确计算干涉条纹数量,从而得到滑块与玻璃盘间的倾角.试验证明:当条纹数量大于5时该方法的测量相对误差在1%以下,具有很强的抗干扰能力.对不同倾角下的油膜厚度进行了测量,得出了润滑油膜的无量纲承载量-滑块收敛比曲线.结果表明:膜厚较高时,无量纲载荷最大值出现在收敛比为1.2左右的位置,但当膜厚较低时,无量纲载荷最大值出现在收敛比大于2的位置,偏离了经典理论.     

含间隙曲柄滑块机构中滑块位移的可靠性分析

以曲柄滑块机构为研究对象,分析其在考虑间隙和摩擦作用下以及考虑机构参数具有随机性时滑块输出位移的可靠性问题。利用连续接触力模型和修正的Coulomb摩擦力模型分别求出间隙处接触力及切向摩擦力,基于Lagrange方程建立曲柄滑块机构的动力学模型。考虑机构物理参数及几何参数的随机性,利用支持向量回归方法出色的小样本学习能力和良好的泛化性,给出机构随机参数与滑块位移误差的近似函数关系式。结合一次二阶矩法求出滑块位移响应的可靠性指标。通过算例验证了本文方法的可行性和有效性,并考察了参数的随机性对位移可靠性的影响。结果表明:运动副间隙是影响滑块位移可靠度的关键因素。     

固体表面润湿性对滑块-盘接触润滑供油的影响

基于荧光技术,研究了固体表面润湿性对滑块-盘面接触供油的影响. 试验中以静止滑块和旋转玻璃盘构成摩擦副,润滑油围绕该面接触区构成一个供油油池. 结果表明:充分供油条件下,滑块表面的润湿性影响油池润滑剂的分布,但仍能保证接触区润滑剂的充分供给. 限量供油条件下,接触区外滑块表面润湿性影响了油池分布以及入口润滑剂的供给,低润湿性加剧接触区乏油程度,直接导致膜厚的降低. 润滑剂的高表面张力及在盘表面的低粘附都会改善润滑剂在润滑轨道上的回流;润滑剂在盘表面的反润湿现象导致了离散分布的微液滴,对润滑轨道上的回流和润滑油膜的形成起到了正面作用.      

辛烷基苯酚聚氧乙烯醚与正癸醇层状液晶的结构及润滑性能研究

用小角Ｘ射线衍射和自旋标记电子自旋共振（ＥＳＲ）方法测定辛烷基苯酚聚氧乙烯醚与正癸醇体系层状液晶的结构。用高速环－块摩擦磨损试验机考察了不同组分含量的层状液晶对铝合金－钢摩擦副的润滑作用。结果表明：随着水含量的增加,层状液晶稳定性降低,润滑效果变差;随着辛烷基苯酚聚氧乙烯醚含量的增加,层状液晶的稳定性增加,润滑性能提高。     

滑块碰撞动力学与圆周率的关联

滑块碰撞与圆周率π看似不相关的两个事物却具有某种联系,本文研究了滑块碰撞动力学,利用计算工具MATLAB,发现在理想情况下,滑块的碰撞次数与π有一定的关联,并在理论上证明了计算结果。     

精密角接触球轴承的固体润滑失效分析

角接触球轴承是航天器的许多重要功能的实施部件，因而对其润滑性能的要求极为严格，迫切需要弄清其润滑失效机理。因此，对ＭｏＳ２溅射膜润滑的Ｃ６２０５球轴承进行了寿命试验，进而对经过丙酮超声清洗的各元件工作面的形貌和组成作了系统分析。     

高密度硬盘磁头滑块承载面结构优化设计

磁头滑块承载面结构优化设计是提高硬盘存储密度的主要方法之一,目前优化设计的方法主要分为拓扑优化和尺寸优化两大类,2种方法都存在着各自的优缺点.本文将两种方法有机地结合在一起,来弥补其各自的缺点.同时,在拓扑优化的过程中对滑块的结构进行了一定的限制,以满足实际使用的要求.由于飞高低于5 nm,因此在设计过程中还考虑了分子间力的影响.仿真结果表明,采用该方法进行磁头滑块承载面的结构优化可以取得很好的磁头飞行效果.     

Slip-Flow over Lubricated Surfaces

Slip-flow boundary conditions have been used in a direct numerical simulation of incompressible turbulent flow in a plane lubricated channel to mimic the unsteady dynamics of the thin lubricating films present at both channel walls. The results are compared with data from a full simulation, in which also the flow inside the lubrication layers was resolved. By replacing the lubrication layers with the slip-flow conditions, both turbulence statistics and coherent near-wall structures in the bulk-fluid are surprisingly well reproduced. In this approach the need to resolve the flow within the lubricating films is eliminated and the computational efforts are therefore reduced.     

多沟槽水润滑橡胶合金轴承润滑特性研究

建立了考虑多沟槽润滑结构和实际工况边界条件的水润滑橡胶合金轴承弹流润滑数学模型,数值计算了有无沟槽以及沟槽半径对润滑性能的影响.计算结果表明：沟槽对水润滑橡胶合金轴承润滑性能影响显著,即在沟槽处膜厚较大,压力较低,而在承载区膜厚较小,压力较高,周向方向上压力分布不连续,并且在最小膜厚处轴向方向的入口和出口附近出现了两个压力峰值;水膜压力和最小膜厚均随沟槽半径的增大而减小;承载能力随偏心率增大而增大,随沟槽半径和过渡圆弧半径的增大而减小;摩擦系数随转速增大而略有增大,随沟槽半径的增大显著增加.     

Plane slider bearings: The effect of inlet pressure

The present work deals with the problem of determing the influence of pressure at the bearing entry on load capacity and on the position of the resultant of the pressure forces in the case of a plane slider bearing; this work shows how a centrally pivoted pad may be employed where a shaft is also to be rotated in the reverse direction.

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Sommario Scopo del presente lavoro è quello di determinare l'influenza che la pressione in ingresso ha sulla capacità di carico e sul punto di applicazione della risultante delle forze di pressione nel caso di un accoppiamento piano lubrificato; viene inoltre messo in evidenza il fatto che un pattino orientabile con cerniera di articolazione posta in mezzeria possa funzionare correttamente.

     

双列圆锥滚子轴承滚子大端-引导边润滑接触分析

针对铁路客车中使用的双列圆锥滚子轴承,发展了一个系统的计算模型以模拟滚子大端与引导边间的润滑接触状态.首先通过理论分析确定滚子大端与内圈挡边的接触点位置和滚动体的自转与公转转速,分别得出二者在接触点的滑动速度;然后考虑滚子的离心力,通过求解内圈位移控制方程,计算轴承的载荷分布,并分别求出滚子与外滚道、内滚道以及引导边的作用力;最后建立润滑分析模型,对圆锥滚子大端与引导边的接触进行润滑分析计算,实现滚子大端与引导边接触的润滑模拟,并研究了滚子大端球面半径、工况条件等对润滑性能的影响.     

氧化锆陶瓷/碳纤增强聚醚醚酮在水润滑下的摩擦磨损特性研究

在材料端面摩擦试验机上对氧化锆陶瓷与碳纤增强聚醚醚酮(CFRPEEK)配副在水润滑条件下的摩擦磨损特性进行了试验研究,探讨了滑动速度和接触压力对材料摩擦磨损的影响规律.发现氧化锆陶瓷与CFRPEEK配副在水润滑条件下的摩擦系数随速度增加而减小,在速度较低时,存在明显的磨合过程;速度较高时,摩擦系数较小且随滑动过程变化很小,CFRPEEK的磨损率随速度变化不大.压力为0.4和0.5 MPa时,CFRPEEK的摩擦系数和磨损率均较小,但当压力达到0.8 MPa时,摩擦系数显著增加且剧烈振荡,并发生严重磨损.CFRPEEK的磨损机理主要是黏着磨损,氧化锆陶瓷磨损的主要机理是应力引起的点蚀.     

基于连续模型和离散模型的微尺度三维凸台轴承的气体润滑分析

为了考察应用图案化盘片实现超高密度磁存储时磁头/磁盘界面气体润滑设计理论的有效性,本文设计了1种三维凸台轴承构型,分别使用直接模拟蒙特卡罗方法（DSMC）和气体分子薄膜润滑理论（MGL）方法进行了模拟计算,考察了相对滑动速度、轴承最小间隙、凸台高度和入射速度方向对气体轴承压力分布的影响.结果表明：对于三维凸台微尺度气体轴承,MGL方法的计算结果依然与DSMC方法的结果相差不大.存在凸台接触,轴承间隙为零的情况下,气体轴承仍然具有一定的承载能力,且压力分布形状随凸台高度的变化表现出与常规非接触式气体轴承不同的规律.     

低速下润滑接触区补充供油机制的研究

在滚动轴承运行的过程中,滚道上的润滑剂在滚动体的反复碾压下,厚度不断减小,轴承最终进入乏油润滑状态.为了解释长期工作在乏油条件下的轴承依旧能够保持较长时间的良好工作状态,有必要研究在轴承中是否存在某种自发的补充供油机制.本文作者基于球盘接触模型,分别考虑毛细力和分离压力在润滑油迁移过程中的作用,建立赫兹接触区附近油层分布模型,并以此修正弹流计算中的入口供油条件,采用统一Reynolds方程法计算在静止或低速条件下的润滑油膜厚度和压力分布,研究毛细力和分离压力的补充供油机制对润滑条件的改善作用.     

微凹坑织构表面对脂润滑关节轴承摩擦特性的影响

为研究脂润滑下表面织构对关节轴承摩擦特性的影响,设计和制造了4组表面高度算术平均值相同、表面微凹坑面积占有率分别为7%、10%、15%和21%的关节轴承内圈表面形貌.使用Talysurf CCI Lite非接触式三维轮廓仪对试件表面进行测量,采用ISO25178定义的表面参数对试件表面形貌进行表征.在改造的HDM-20端面摩擦磨损试验机上,采用2#锂基脂润滑在不同载荷、转速条件下进行了一系列摩擦磨损试验,研究了表面形貌参数与摩擦系数的关系.在本试验中,选取表面高度算术平均值Sa和表面峰态Sku等表面高度参数、表面峰区平均材料体积Vmp、表面中心区平均空体体积Vvc和表面谷区平均空体体积Vvv等表面功能参数以及平均谷体积Sdv等表面特征参数对关节轴承表面形貌进行表征.结果表明:各表面参数对摩擦系数的影响不同,将表面高度参数、功能参数和特征参数这几种表面形貌参数结合对关节轴承表面形貌进行表征,更有利于脂润滑下关节轴承表面形貌的摩擦学设计.     

端面微形体对液体润滑机械密封性能的影响

针对等深(高)凹(凸)微形体端面液体润滑机械密封,采用有限元法求解等温及层流不可压缩二维Reynolds方程研究了在端面开启力与闭合力平衡的状态下,圆形、正方形、六边形和三角形等不同凹(凸)微形体端面机械密封的平均液膜厚度、摩擦扭矩、液膜刚度和泄漏量等密封参数随微形体面积比的变化规律,并比较了"凹"、"凸"2种微形体端面机械密封的性能.结果表明:微形体面积比对密封性能影响较大,且"凸"微形体端面密封的性能参数所受影响较"凹"微形体密封大;在相同工况和面积比条件下,"凹"微形体端面密封的综合性能优于"凸"微形体端面密封.