抗磨可靠性寿命的加速试验与预测

在工程实际中，对新机器零件的抗磨可靠性寿命进行评估或预测非常重要，但是，由于磨损是一种受多因素制约的随机过程，目前在实验室广泛采用的模拟磨损试验，不仅周期较长，而且预测误差也比较大。因此，提出了一种在保持磨损机相似的前提下合理选用高ＰＶ值的抗磨可靠性寿命加速试验的新方法。     

航天器多层隔热组件薄膜受力均匀性

航天器在发射迅速泄压过程中，多层隔热组件的薄膜受力均匀与否是判断隔热组件是否失效的关键指标之一。在一定压差环境下，若每层隔热薄膜受力不均匀，则某一层薄膜会因承受较大流体压力而失效。该文以多层隔热组件受力均匀性指标展开研究，建立多层隔热组件三维切片模型，采用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法，分析了多层隔热组件在泄压过程中各级薄膜的受力情况；提出了薄膜压差系数，该系数是体现薄膜受力均匀性的关键指标；采用正交实验设计，分析了多项结构参数对薄膜压差系数的影响规律。结果表明：结构参数对薄膜压差系数的影响程度从大到小分别为薄膜孔直径、薄膜层数、错孔距离和薄膜厚度。该文提出了一种计算薄膜压差系数的数学解析方法，通过将该数学解析方法与CFD方法的计算结果进行对比分析，发现该方法更准确。该数学解析方法可用于快速计算多层隔热组件薄膜压差系数，为判断多层隔热组件薄膜在航天器发射过程中的受力均匀性提供依据，对避免多层隔热组件失效具有重要意义。     

磨削粗糙表面法向接触刚度研究

为更加准确地描述机械磨削表面的接触刚度,本文在现有统计分析理论的基础上,提出了一种新的粗糙表面接触模型。模型针对接触表面微凸体形貌,将原有的球体假设采用cos函数曲线回转体代替,在假设形貌的基础上重新解算了微凸体弹塑性变形的临界压入深度,推导出了接触区域真实接触压力与接触刚度关系表达式。通过数值仿真方法得到了不同塑性指数下平均距离、接触刚度与接触压力之间的变化关系。对比结果显示,随着塑性指数的增大,本文模型的平均距离与球形模型的平均距离之间的差值逐渐增大。在接触刚度方面,本文模型相比球形模型更加贴近实验结果,并且随着塑性指数的增加,球形模型与本文模型之间的差值越来越大。本文模型结果与实验数据的相对偏差能够控制在5%以内,从而验证了本文模型的正确性,为更加准确地描述磨削表面零件的接触行为提供理论基础。     

基于ABAQUS的W形金属密封环密封性能研究

W形金属密封环作为航空工业中使用的一种重要密封手段,其密封性能不仅影响着航空发动机性能,还对整个动力系统的安全有着至关重要的影响。利用ABAQUS建立W形密封环的数值分析模型,以Von-Mises应力和接触应力来表征其密封性能,分别研究工况环境以及结构参数对W形密封环密封性能的影响规律。研究表明,随着工况温度的升高,Von-Mises应力和接触应力逐渐变小;在一定范围内,随预压缩量的增加,Von-Mises应力和接触应力会随之增大,密封性能愈好;随介质压力的增加,Von-Mises应力呈现先减小后增大,而接触应力逐渐增大;同时,在一定范围内,随W形金属密封环壁厚增加,Von-Mises应力和接触应力随之增大,随着波峰半径增加,Von-Mises应力和接触应力随之减小,而随着波谷半径增加,Von-Mises应力逐渐减小,接触应力会先减小后随之增大。     

滑动轴承研究性实验的开发与实施

该文介绍了开展滑动轴承研究型实验的一点经验,对研究型实验台的开发、研究内容的界定等做出了初步的规划,提出了研究型实验的特点是:知识取得通过直接经验,问题表象复杂,影响因素众多,测试结果的分析有灰箱的特点。     

新工科背景下机械创新实验室的建设与探索

基于新工科建设背景,以清华大学人事制度改革为契机,以培养大机械类创新人才为目标,以国家级实验教学示范中心平台为依托,以清华大学多层次大学生实践项目为支撑体系,同时结合多年教学经验与资源,对机械创新实验室进行了改革与建设等相关工作,取得了一定成果,为今后相关实验室建设提供了新的思路与方法.     

表面轮廓分形维数计算方法的研究

阐述了表面轮廓分形和分形曲线的基本概念，对目前常用于表面轮廓分形维数的４种计算方法的基本思路作了评介，指出这些方法的计算结果都存在一定的偏差，对选择不同计算尺度得到的分形维数表现出较大的不稳定性，致使分形维数难以准确地反映表面轮廓的真实复杂特征．根据表面轮廓的均方差与区间尺度成比例的性质，提出了表面轮廓分形维数计算的协方差加权法．通过与Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ－Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ分形函数曲线的分形维数计算的比较，协方差加权法所得表面轮廓分形维数的稳定性良好，计算结果的准确性也明显提高，可以简化表面形貌的识别过程，为摩擦学研究中更准确地描述粗糙表面的复杂特征提供了一种简便适用的新方法．     

干气密封启动过程中的声发射信号特征

通过实验方法研究干气密封启动过程中声发射信号的变化规律。利用功率谱确定声发射信号中与密封端面摩擦相关的频段,并研究了声发射信号的均方根随主轴转速的变化。结果表明:在该文实验条件下,密封端面的摩擦会产生中心频率在160kHz左右的信号成分,带通滤波能有效降低支撑轴承的干扰;声发射信号的均方根能反映密封端面的接触摩擦状况;启动过程的声发射曲线可分为3个阶段:剧烈变化段、平稳段和缓慢增加段。该研究结果为利用声发射技术监测干气密封启动过程中的端面接触状态提供了参考依据。     

虚拟仿真技术在齿轮零件设计中的应用

针对机械原理齿轮范成实验教学理论与工程实践相脱节的问题,清华大学机械原理教研组进行了系统化的教学改革与设计,建立了针对齿轮设计与加工综合实践改革思路及内容,构建了全过程实践方法。以范成法完成对齿轮设计计算的基本知识及理论加工方法的掌握,通过引入虚拟仿真技术完成对齿轮设计与仿真及创新加工方法的掌握。该实验教学体系的建立,有利于培养学生从理论设计到三维建模仿真再到实体加工的全过程的综合能力,有利于培养学生的科技创新与实践创新能力。