重载点接触热弹性流体动力润滑问题的数值解

本文基于修正的赫芝压力分布,取得了重载点接触热弹流(TEHL)问题的数值解,得到了温度分布、油膜厚度和摩擦拖曳力.润滑剂的粘度与压力、温度之间的关系由茹兰兹公式确定,摩擦拖曳力的计算,分别采用了热牛顿模型和恩瑞模型.本文的结果同Bruggemann等人的计算和实验结果进行了比较,取得了较好的一致性.计算结果表明:滑动速度、载荷对接触区内的油膜温升影响很大;在滑动速度较大时,热解的油膜厚度大大低于等温油膜厚度;采用恩瑞(Eyring)模型计算摩擦拖曳力较为理想.     

线接触等温弹流润滑问题的数值解

应用复合直接迭代法求得了弹流润滑问题的数值解。算例表明，所得的油膜形状和压力曲线具有弹流润滑问题的全部特征，最小油膜厚度与Ｄｏｗｓｏｎ公式的计算值十分接近。同时，求解方法简单，求解范围大，最大赫兹压力可达１．２ＧＰ２，适用于各种载荷，各种速度状况。     

线接触等温弹流润滑问题的数值解

应用复合直接迭代法求得了弹流润滑问题的数值解。算例表明，所得的油膜形状和压力曲线具有弹流润滑问题的全部特征，最小油膜厚度与Ｄｏｗｓｏｎ公式的计算值十分接近。同时，求解方法简单，求解范围大，最大赫兹压力可达１．２ＧＰａ，适用于各种载荷、各种速度状况。     

点接触弹流问题的数值分析

利用复合直接迭代方法计算多组不同工况下点接触弹流问题,分析速度及载荷对压力分布及油膜厚度的影响,旨在为摩擦、磨损分析提供快速有效依据.     

点接触润滑状态图及其应用

根据改进的线接触润滑状态图,提出了点接触(椭圆接触)的新的润滑状态图。读图使弹性流体动力润滑方程运用方便,能直观反映膜厚参数的变化情况和工作条件对润滑状态的影响,特别适于研究一特定设备中工作负荷和运行速度对润滑膜厚的影响。     

非圆齿轮传动弹流润滑的数值解

给出了非圆齿轮传动弹流计算所需的综合曲率半径，卷吸速度和线载荷公式，以常见的椭他轮为例，用编制的程序进行了计算分析。     

多点接触碰撞的数值计算

用子结构离散方法对我点接触碰撞的动力学问题进行研究，导出了描述多体接触碰撞的动力学方程，通过与碰撞有关约束的Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子在撞击方向的分量，确定各物体之间碰撞结束的时刻，通过对脱开的节点的相对矢径的计算，确定脱开的物体是否又一次接触碰撞。数值计算表明，物体之间可反复碰撞。     

时变热弹流润滑点接触区内表面凹陷移动现象研究

Ehret和Bauget在光干涉实验中观察到一种特殊现象:在接触区中产生多重凹陷,且凹陷在接触区中不断地移动.为解释这一现象,建立了时变热弹流模型,研究钢球的切向振动对热弹流润滑的影响,数值模拟了表面凹陷的移动现象.压力和膜厚分析分别采用多重网格法和多重网格积分法.温度计算采用单向逐列扫描.从数值结果和实验结果的定性比较来看,固体的微小切向振动会造成接触区中油膜压力和膜厚的显著变化,有可能是凹陷移动的根本原因.     

纤维增强树脂基复合材料点接触弹流润滑研究

采用Laplace变换、Schapery数值反演及有限元分析的方法,在理论计算和实验验证的基础上,提出了由纤维增强树脂基复合材料所组成的润滑系统的有效弹性模量的一种简化计算方法.通过该方法对玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的点接触润滑情况进行了分析计算,得出了润滑系统油膜厚度随时间的变化规律.通过实验验证了该理论计算方法的正确性与可行性,为树脂基复合材料的润滑研究提供了可靠的理论依据和实验资料.     

线接触非稳态弹流问题的数值解

利用直接迭代法求解线接触非稳态弹流问题，获得了纯挤压的数值解及挤压和卷吸联合作用下的数值解。算例证明，本方法具有较高的收敛速度，简单易行，参数范围广等特点。     

点接触摩擦副最大温升的数值分析

提出了点接触热弹流润滑的简化数值解。在等温弹流润滑完全数值解的计算结果基础上,通过联立求解能量方程和热界面方程等,计算出重载条件下点接触弹流润滑状况下的三维温度分布。研究了热弹流问题的温升规律,并提出了油膜和接触体表面的最大温升公式。该公式得到了弹流测温实验的初步验证。     

椭圆接触乏油弹性流体润滑数值分析

采用多重网格技术,通过对乏油弹流润滑基本方程的数值求解研究了椭圆接触乏油弹流润滑,分析了入口初始位置对乏油润滑中心膜厚、最小膜厚、油膜压力及部分油膜比例的影响.结果表明:中心膜厚和最小膜厚随着入口区初始位置远离接触中心而逐渐增大,并最终趋于一个稳定的值.随着入口初始位置向接触中心移动,接触中心最大油膜压力基本无变化,但是二次压力峰值逐渐向出口区移动并减小;油膜压力区逐渐减小,乏油区增大.当入口初始位置达到1.2时,中心膜厚、最小膜厚和压力区已很小,达到了严重乏油状态.     

弹性流体动力润滑状态下滚动轴承摩擦的分析

基于非牛顿弹性流体动力润滑(弹流润滑)点接触问题的数值求解方法,对深沟球轴承滚动体与滚道椭圆接触的稳态与瞬态润滑问题进行了分析.依据油膜压力与油膜厚度的数值计算结果,讨论了接触表面粗糙度、表面几何形态(粗糙表面峰谷高度)、滑滚比、接触力以及滚动速度等参数的改变对润滑深沟球轴承摩擦系数的影响.结果表明:表面粗糙度的改变对摩擦系数的影响较小;粗糙度一定时,表面几何形态的差别对摩擦系数影响较小;摩擦系数随着滑滚比的提高而增大;接触力与滚动速度的提高导致摩擦系数增大.     

高速弧齿锥齿轮点接触瞬态等温弹流数值分析

以某航空发动机弧齿锥齿轮为研究对象,以弧齿锥齿轮加载接触分析基础上,利用空间曲面共轭原理,建立起适合弹流润滑分析的动态坐标系,确定出动态坐标系与几何齿面、刀具产形面坐标系之间统一的变换关系。用点弹流润滑理论对高速弧齿锥齿轮在啮合过程中各啮合点的油膜压力分布、油膜温度分布和油膜厚度分布情况进行研究,确定出啮合过程中最小油膜厚度、最大油膜压力等润滑特性的变化规律。     

固体颗粒对脂润滑线接触弹流影响的数值分析

建立了含固体颗粒的脂润滑线接触弹流润滑模型,推导了相应的润滑方程,通过数值方法分析了固体颗粒中心位置、尺寸和速度对脂润滑线接触弹流油膜压力和油膜厚度的影响,并与不含固体颗粒的脂润滑线接触弹流油膜压力和油膜厚度进行了比较.数值分析结果表明:固体颗粒对脂润滑线接触弹流的油膜压力和油膜厚度具有一定的影响;球状固体颗粒对油膜压力和油膜厚度的影响较为显著,其中颗粒半径变化对油膜压力和油膜厚度的影响最大;片状固体颗粒对油膜压力和油膜厚度的影响较小.     

机车车辆轮轨接触问题的数值模拟

按照机车、车辆车轮与标准轨道的实际几何关系建立了三维有限元模型，并采用有限元参数二次规划法求解轮轨弹塑性接触问题．通过弹塑性接触计算，得到了大量的轮轨接触力、接触状态和轮轨应力的数据，根据计算结果分析比较了机车轮轨接触和车辆轮轨接触的区别，对轮缘贴靠钢轨形成两点接触时的接触情况进行了初步分析.     

金属点接触中的量子化电导

用三维－一维－三维（３Ｄ－１Ｄ－３Ｄ）模型，研究了介观尺寸的弹道电子输运．利用单电子近似和模匹配技术求解三维自由电子气中的单电子薛定谔方程，得出了以２ｅ２／ｈ为单位的量子化电导．与２Ｄ－１Ｄ－２Ｄ模型体系中的结果不同，该模型体系出现了基于方位角简并的、以２×２ｅ２／ｈ为单位的电导量子化现象     

高速角接触轴承油气润滑两相流动特性数值研究

针对油气润滑高速角接触球轴承腔内润滑冷却问题,提出了角接触球轴承油气两相润滑高精度数值计算模型。采用两相流模型和多重坐标系方法模拟轴承腔内两相流动特性;研究轴承运行工况及保持架几何参数对轴承腔内流场分布与换热效率的影响。结果表明:球形兜孔保持架轴承腔内的平均温度低于柱形兜孔保持架轴承,与实验结果相符。同时,过大或过小的兜孔间隙均会造成轴承腔内平均温度升高,因此合适的保持架兜孔结构与几何参数对于提高滚动轴承润滑性能至关重要。单个油气入口时,轴承腔内的润滑油分布并不均匀,在油气入口附近油相体积分数达到最大值;随着与入口位置距离的增加,油相体积分数逐渐降低。     

有限长凸形圆锥体的最佳接触轮廓

提出了两个圆锥体之间无摩擦弹性接触时接触压力计算的一种数值方法.所提出的方法既能计算两锥体接触时的实际接触压力分布,又能计算各接触点上不同的接触刚度、综合曲率半径及接触压力分布.接触变形后的倾斜角和合力作用点的位置也能计算.为了减小圆锥体端部的边缘压力集中,还给出了凸度优化设计的方法和算例.     

卷吸速度方向与椭圆短轴成一夹角的弹流润滑渐近网格加密算法

针对数值求解卷吸速度方向与椭圆短轴成一夹角的重载薄膜弹流润滑问题,提出将渐进网格加密(progressive mesh densification,PMD)算法的思想应用于此类问题的求解,建立了此类问题雷诺方程的离散差分格式,运用快速傅里叶变换算法计算点接触弹性变形,采用PMD网格跳转方法加速迭代收敛,最后得到此类问题的完全数值解和油膜形状分布图,并与前人的实验数据进行了对比分析。结果表明:在重载薄膜润滑条件下,数值求解结果与前人的实验结果相一致;与直接在最终网格上进行迭代相比,文中提出的方法可以在粗糙网格上迅速消除误差,为高密度网格提供更好的初值,从而使计算收敛速度提高1倍以上,证明了PMD算法在求解此类问题时具有良好的收敛性和有效性。