回转简体轴向窜动的力学性能分析及控制

基于长期生产实践,针对回转窑简体在运转时发生持续下滑,引起系统频发故障,造成停机的问题,应用弹性滑动理论和摩擦传动理论分析论证了窑体下滑的原因;给出了窑体轴向滑动速度的计算方法;介绍了控制窑体轴向窜动的方法.     

机械密封在干摩擦状态下的摩擦界面热力耦合分析

依据W-M分形函数建立了接触式机械密封摩擦副三维瞬态滑动接触模型,考虑了接触微凸体之间相互机械作用和摩擦的热力耦合,基于ABAQUS分析平台,首次提出了能够模拟机械密封摩擦副回转运动的计算模型,仿真分析了机械密封摩擦副在干运转条件下的摩擦特性. 研究结果表明:接触面温度分布不均匀,局部温度很高,在接触微凸体中心区域出现极值;在滑动后很短时间内温度急剧上升,随着滑动进行,接触节点温度继续升高,但是温升速率减缓;粗糙体轴向温度梯度较大,其亚表层区域存在较大的热应力,易发生热损伤失效;在接触微凸体轴向距表层较近的局部区域存在拉应力,滑动行为会使微凸体内部拉应力区域扩大,拉应力的数值也增大. 微凸体接触区轴向上的应力状态是变化的,依次为压应力-拉应力-压应力.      

轴向疲劳试验试样弯曲百分率检测问题的研究

本文通过多次检测和理论分析，对轴向疲劳试验中试样弯曲百分率检测过程中存在的问题进行了研究；指出许多检测结果较小的原因；提出正确、合理、一致的检测方法及注意事项。     

锥体料斗内散料流动相对速度分布的实验研究

用示踪法进行了散粒体在圆锥料斗内不同出口直径条件下流动时相对速度分布的试验，并以此对Jenike轴向应力和共轴理论进行了实验验证，发现有些散料与Jenike轴向应力和共轴理论符合较好，而有些与之偏差较大。分析了内摩擦角、壁面摩擦角对最大主应变率方向的影响。     

单晶硅滑动磨损性能及其相变研究

考察了单晶硅在室温和低接触应力条件下的摩擦磨损行为随速度的变化情况．结果表明，单晶硅的摩擦系数和磨损率随滑动速度的提高而呈现降低趋势；单品硅在低速、短滑动时间下的磨损表面形貌特征以微断裂为主，并伴有一定程度的塑性变形;随着滑动时间的延长，塑性变形特征逐渐减弱，塑性变形同具有金属延性特征的p—Sn(简称si—II)相密切相关，Si—II在滑动过程中可转变为体心立方结构(简称Si-III)、斜方六面体结构(简称Si—XII)和非晶硅相;在高速条件下，单晶硅磨损表面呈现微断裂和较弱的塑性变形特征；尽管通过Raman分析证实磨损表面存在si—III相，但其对磨损机制的影响有待于进一步研究．     

具有摩擦的刚体碰撞

刚体碰撞是力学上的一个经典问题，但目前大都采用给定恢复系数进行分析的方法，本文则直接从两刚体碰撞时Newton第二定律出发，建立了计及摩擦的两刚体碰撞基本理论，并指出了以往研究通过给定恢复系数方法的错误之处。文中通过利用两刚体接触相对变位加速度与碰撞力的关系，定义了法向等效质量，对二维平面碰撞，通过一些简单的比较和定义给出了各种碰撞状态的分类判别法，并给出了碰撞力和冲量的解析式。指出法向等效质量依赖于碰撞状态，在反向滑动和停止滑动这两状态下的法向等效质量是变化的，因此导致其恢复系数是变化的，这样，恢复系数不仅与接触力(接触点情况)有关，而且还与两刚体的运动和动力参数有关，同时给出各种碰撞状态下的恢复系数计算式。     

杆系结构的几何非线性分析：Ⅰ.平面问题

本文以三维连续体的虚功增量方程为基础，采用平动、转角位移分别插值的方法，导出了梁结构大位移、大转动问题内力分析的ＵＬ法。本文考虑了轴向、剪切和弯曲效应，提出了新的几何刚度矩阵。算例表明，依本文方法编制的程序具有分析结果强几何非线性行为的有能力；在满足本文位移假定的条伯下，可以描述任意大角度的刚体转动。     

表面涂敷聚四氟乙烯固体润滑薄膜的混合式陶瓷球轴承与全钢轴承性能对比分析

以受轴向载荷的三点接触球轴承为研究对象，采用Heathcote轴承滚动滑动理论，计算了轴承球与套圈之间的表面滑动，并根据固体表面受力变形，计算了固体薄膜润滑情况下轴承球与滚道间的牵引力，对比分析了混合式陶瓷球轴承和全钢轴承在高速下产生的热量、表面剪应力、旋滚比以及接触角等重要轴承性能参数．结果表明：在PTFE固体薄膜润滑下，陶瓷球轴承在40 000r／min、3000N载荷下所产生的热量仅为钢轴承的62．6％，旋滚比为钢轴承的18％．试验结果对特殊工况下陶瓷球轴承的设计和应用具有参考价值．     

超空泡航行体前部线形对空泡生成临界通气量影响的实验研究

基于航行体超空泡理论和格兰威尔线形设计方法,设计了三种具有不同前部线形的航行体模型.并针对所设计的三种模型和具有锥形前部外型的航行体模型在水洞中进行了生成超空泡临界通气量的实验研究.结果表明:航行体前部线型对超空泡临界通气量的影响程度与航行体的轴向斜率分布有关,模型表面斜率轴向分布曲线越平坦或变化率越小,越有利于减少超空泡生成所需的临界通气量.实验数据显示设计的三种格兰威尔前部线型航行体与锥形前部外型航行体相比,生成超空泡临界通气量都有明显减小,最大减小量达24%,为降低超高速航行体超空泡生成所需的临界通气量提供了一条技术途径和研究方法.     

分层总和法在有承台单桩非线性分析中的应用—变形总和法

本文运用弹性半空间无限体的明德林理论和浅基础中的分层总和法，对桩土间滑动采用刚塑性模型，分析了桩－台－土相互作用的机理，并对带台单桩的工作性态较详尽的对比及分析。通过与某实际工程试桩资料比较，理论计算Ｐ－Ｓ曲线与试桩Ｐ－Ｓ曲线基本吻合，证明了本文计算方法的正确性，计算及分析结果对桩基的设计和研究有较大的参考价值。     

回转窑多粒径颗粒流动与偏析的DEM模拟与实验研究

为明晰回转窑内颗粒的运动行为及偏析机理,以绿豆、黄豆和黑豆为颗粒介质,依次对3种装填顺序下的颗粒流动过程进行离散元模拟与实验研究,以颗粒质量分数和平均粒度为判据,对颗粒偏析进行评价。结果表明,回转窑内颗粒流动区可分为自由滚落区、渗流呆滞区以及窑壁携带区,自由滚落区颗粒流速最大,而渗流呆滞区流速最小。窑内颗粒沿轴向输运过程发生径向偏析,形成夹层结构,小颗粒受渗流作用在渗流呆滞区中心形成内核,大粒径和中等粒径颗粒集中在自由滚落区和窑壁携带区。窑内颗粒力链分布不均匀,强力链分布于近窑壁区,弱力链分布于自由滚落区和渗流呆滞区,且渗流呆滞区力链细而密集。当窑头附近不同粒径颗粒存在轴向速度差时,颗粒在轴向发生掺混,并产生径向偏析。     

大型多支承变刚度回转窑支承载荷分配问题

回转窑是冶金、水泥、耐火材料生产中的核心设备，是一种重载、大扭矩、多支点、静不定运行系统，由于其载荷和刚度分布复杂、各支承存在偏移，作用在它托轮上的支承载荷分配严重不均。本文针对回转窑载荷和刚度分布的特点，建立支承载荷求解的力学模型和线性方程组，导出支承载荷分配与支承偏差的关系式；用该方法对现场回转窑进行计算，得出该窑支承载荷分配的线性公式和一些分析结论，为生产中回转窑的状态分析、优化调控提供依据。     

基于轴线检测的回转窑支承系统等寿命优化研究

回转窑运行中由于轴线偏移，支承载荷分配不均导致托轮轴疲劳断裂。本文通过对回转窑托轮轴进行力学分析，导出支承系统各托轮轴疲劳损伤与轴线偏差的关系，从而根据轴线检测得出各托轮轴剩余疲劳寿命；以轴线偏差调整量为优化变量，各托轮轴中最小的剩余寿命最大为目标函数建立优化模型，结合现场实例进行支承系统等寿命优化调整研究。研究结果表明常规的调窑方法存在很大的盲目性，应用等寿命优化调整的方法必要、可行，能有效防止托轮轴疲劳断裂事故，为回转窑的维护与调整提供理论依据，对现场生产有重要的指导意义。     

Investigation on nonlinear multi-scale effects of unsteady flow in hydraulic fractured horizontal shale gas wells

A unified mathematical model is established to simulate the nonlinear unsteady percolation of shale gas with the consideration of the nonlinear multi-scale effects such as slippage, diffusion, and desorption. The continuous inhomogeneous models of equivalent porosity and permeability are proposed for the whole shale gas reservoir including the hydraulic fracture, the micro-fracture, and the matrix regions. The corresponding semi-analytical method is developed by transforming the nonlinear partial differential governing equation into the integral equation and the numerical discretization. The non-linear multi-scale effects of slippage and diffusion and the pressure dependent effect of desorption on the shale gas production are investigated.     

大型超静定回转窑支承载荷求解通用方法

回转窑是冶金、水泥、耐火材料连续生产中的关键设备，是一种重载、大扭矩、多支点、超静定运行系统。本文针对回转窑载荷分布和刚度变化复杂的特点，建立起支承载荷求解的通用力学模型和求解矩阵，分别推导出窑头、窑尾为悬臂端和简支支承时，支承载荷分配与轴线偏差的线性关系式，并给出应用实例。这对合理调整与维护回转窑，保证它安全、高效地运行，有效提高企业经济效益有重要意义。     

SLIPPAGE SOLUTION OF GAS PRESSURE DISTRIBUTION IN PROCESS OF LANDFILL GAS SEEPAGE

A mathematical model of landfill gas migration was established under presumption of the effect of gas slippage. The slippage solutions to the nonlinear mathematical model were accomplished by the perturbation and integral transformation method. The distribution law of gas pressure in landfill site was presented under the conditions of considering and neglecting slippage effect. Sensitivity of the model input parameters was analyzed. The model solutions were compared to observation values. Results show that gas slippage effect has a large impact on gas pressure distribution. Landfill gas pressure and pressure gradient considering slippage effect is lower than that neglecting slippage effect, with reasonable agreement between model solution and measured data. It makes clear that the difference between considering and neglecting slippage effect is obvious and the effects of coupling cannot be ignored. The theoretical basis is provided for engineering design of security control and decision making of gas exploitation in landfill site. The solutions give scientific foundation to analyzing well test data in the process of low-permeability oil gas reservoir exploitation.     

基于REV尺度格子Boltzmann方法的页岩气流动数值模拟

结合页岩扫描电镜图像,提出页岩气藏物理模型,采用表征单元体积（representative elementaryvolume, REV） 尺度格子Boltzmann 方法,考虑滑脱效应,模拟页岩气在页岩气藏中的流动. 模拟结果表明,页岩气主要沿着天然裂缝窜进,但在有机质和无机质中也存在缓慢的流动,且有机质中的流速要略大于无机质中的流速. 通过改变地层压力,研究地层压力对页岩气渗流特性的影响. 研究结果表明,整个流场的速度和渗透率均随着地层压力的下降而增加.     

Interface crack between a compressible elastomer and a rigid substrate with finite slippage

We study the deformation of a crack between a soft elastomer and a rigid substrate with finite interfacial slippage. It is assumed that slippage occurs when the interfacial shear traction exceeds a threshold. This leads to a slip zone ahead of the crack tip where the shear traction is assumed to be equal to the constant threshold. We perform asymptotic analysis and determine closed-form solutions describing the near-tip crack opening displacement and the corresponding stress distributions. These solutions are consistent with numerical results based on finite element analysis. Our results reveal that slippage can significantly affect the deformation and stress fields near the tip of the interface crack. Specifically, depending on the direction of slippage, the crack opening profile may appear more blunted or sharpened than the parabola arising from for the case of zero interfacial shear traction or free slippage. The detailed crack opening profile is determined by the constant shear traction in the slip zone. More importantly, we find that the normal stress perpendicular to the interface can increase or decrease when slippage occurs, depending on the direction of slippage and the shear traction in the slip zone.     

龙井水库大坝的渗流和稳定分析

本文以龙井水库大坝为例,运用有限单元法对粘土心墙坝的渗流进行分析计算,同时运用瑞典圆弧滑动法和简化Bishop法对粘土心墙坝的坝体稳定进行分析计算,在此基础上对水库大坝进行了渗流安全评价和稳定性安全评价。     

A tilted pad thrust slider bearing improved by the boundary slippage

The present paper proposes a new type of hydrodynamic lubricated tilted pad thrust slider bearing which is augmented with the boundary slippage at the stationary contact surface in the inlet zone. This design is of purpose to reduce the friction coefficient but increase the load-carrying capacity of the bearing. A theoretical analysis is presented for this bearing. Computational results and design guides for this bearing are given. It is found that the most increase of the carried load of the bearing by the boundary slippage is around 30 %, while the most reduction of the friction coefficient of the bearing by the boundary slippage is more than 40 %. This advantage is reached when the boundary slippage zone occupies 80 % of the bearing lubricated area and the fluid-contact interfacial shear strength at the boundary slippage interface is very low.