等曲率井眼中钻柱与井壁间接触力分析

建立了等曲率井眼中考虑轴向力和重力的钻柱平衡方程式,采用理论和非线性有限元的方法分析了等曲率井眼中钻柱与井壁之间的接触力。采用牛顿-拉普森方法对非线性有限元方程进行了迭代求解。要保证理论分析的精度,同样需要考虑边界条件。计算结果表明,由于外力的作用,钻柱紧贴于井壁的一侧时,钻柱的刚度对钻柱与井壁间的接触力无影响,此时,井眼曲率越大,钻柱与井壁之间的接触力越大。当外力不足以使钻柱紧贴于井壁的一侧时,钻柱的刚度对钻柱与井壁之间的接触力有影响。与理论分析相比,非线性有限元方法应用范围更广,解的精度更高。     

基于自适应柔顺控制的航天器部件装配

利用机器人技术完成航天器部件的装配任务，是中国航天领域的研究重点。仅依靠位置控制完成装配任务时，装配误差的存在会导致航天器部件存在较大的接触力，从而破坏航天器部件的表面质量和表面涂层，进而影响航天器部件的服役寿命。因此，在装配过程中需要使用柔顺控制来调控接触力。目前，在机器人装配中应用的柔顺控制方法需要依据经验设定控制参数，而2个装配体之间的接触力与控制参数密切相关，这会导致接触力不可控。为避免接触力过大，该文提出了一种柔顺控制方法，通过装配过程中的接触力和状态信息，根据不同环境刚度自适应地调整柔顺控制的目标位置和控制参数。为了验证此方法的可行性，该文进行了仿真和实验研究，并与位置控制和经典的导纳控制进行比较，实验结果表明：该文提出的方法具有收敛速度快、残余接触力小、可自动调节控制参数等优势。该方法为航天器部件的机器人自主装配奠定了理论和技术的基础，并有望应用于实际航天器部件装配任务中。     

考虑变刚度解耦膜的液压悬置动特性快速预测模型

针对液压悬置幅变特性难以计算的问题,提出了一种考虑解耦膜变刚度的固定解耦式液压悬置动特性快速预测模型。首先通过阐述固定式解耦膜的工作原理和特性,引入固定式解耦膜与金属笼的非线性接触力,依此建立固定解耦式液压悬置的集总参数模型;然后对解耦膜进行流固耦合有限元仿真,用分段函数描述解耦膜等效位移与非线性力的关系,并研究了解耦膜厚度、直径以及解耦膜与金属笼间隙等结构参数对变刚度特性的影响规律,采用BP神经网络建立了解耦膜刚度预测模型;最后,选择某固定解耦式液压悬置进行动态特性仿真计算,并与实测结果进行对比。结果表明:文中提出的模型是准确的,且可大大缩短液压悬置动态特性预测的计算时间。     

不同温度环境下加肋土工膜与砂土界面拉拔试验的颗粒流数值模拟

为了研究垃圾填埋场衬垫系统中加肋土工膜与砂土界面特性, 通过对比室内拉拔试验, 运用离散单元法的二维颗粒流程序(2D particle flow code, PFC$^{\rm 2D})$, 模拟了不同加肋高度和温度组合下的加肋土工膜与砂土界面拉拔试验, 得到了加肋土工膜与砂土界面的宏观应力-应变曲线、细观颗粒间位移场和应力场的变化规律. 研究结果表明: 加肋土工膜与砂土界面的拉拔应力明显优于光面土工膜($h=0$ mm)与砂土界面; 界面极限拉拔应力随着加肋高度的增加而增大, 随着温度的升高而减小; 界面摩擦系数随着温度的升高而减小. 还从细观角度(颗粒位移和内部接触力)模拟研究了加肋土工膜与砂土界面拉拔试验. 研究结果表明: 加肋土工膜与砂土界面附近砂土颗粒的位移较大, 颗粒整体向左上方移动, 而肋块后部上方的砂土由于法向应力作用向下运动; 随着温度的升高或者加肋高度的减小, 加肋土工膜与砂土界面附近的颗粒位移变大, 稳定性变差; 拉拔模型内部左侧的接触力较大, 加肋土工膜附近的接触力也较大, 并向上下两边逐渐减小; 随着加肋高度的增加或者温度的降低, 加肋土工膜与砂土界面附近土体内部的接触力明显增大. 研究结果从宏观到细观较全面地描述了加肋土工膜与砂土界面拉拔试验的全过程.     

内啮合转子压缩机齿间啮合效率研究

首先分析了内啮合转子压缩机内外转子的运动特点,给出了齿间绝对速度和相对速度的计算公式,然后借鉴普通摆线齿轮的分析方法,详细研究了转子间啮合效率的计算方法,得到了啮合效率的计算公式.研究结果表明,内啮合压缩机转子和普通摆线齿轮不同,其啮合效率不仅和型线的结构参数有关,还和齿间接触力有直接关系.因此,只有得到齿间的受力分布后,才能获得齿间的啮合效率.研究结果对此类压缩机的动力学设计具有一定的参考价值.     

轧辊平衡力对四辊轧机辊间打滑的影响

分析了轧辊平衡力对四辊轧机工作辊与支承辊间打滑现象的作用关系。指出加大工作辊压紧力 ,不但不能防止 ,而且会加重辊间打滑现象的出现。从受力分析入手 ,给出了辊间打滑条件的判据。     

反向式行星滚柱丝杠机构运动原理及仿真分析

对反向式行星滚柱丝杠机构工作原理和传动几何关系进行分析研究,基于运动关系方程式,推导出螺母、滚柱、丝杠三者间的旋向及头数关系,并给出基本参数选择依据.在此基础上,建立行星滚柱丝杠机构三维实体模型,利用多体动力学仿真软件ADAMS,对其进行动力学仿真分析,将仿真结果与理论推导结果进行对比,验证了仿真方法的正确性,并进一步分析了行星滚柱丝杠机构在不同外部载荷作用下螺母与滚柱、滚柱与丝杠之间接触力的变化情况.     

包络环面蜗杆传动的承载接触研究

用罚函数接触有限元法分析了包络环面蜗杆传动的轮齿应力、接触齿面上接触力分布、接触区的形状以及接触中心的偏移状况,研究了不同载荷作用下瞬时啮合齿对间的载荷分配和接触区域的变化规律;并用三维光弹实验验证了在载荷作用下包络环面蜗杆传动轮齿间的接触应力分布和载荷分配情况,其实验测试结果与用接触有限元分析所得数据具有一致性。     

一种改进的耗散型接触力模型及实验验证

为了研究含间隙运动副对连杆机构动态性能的影响,基于能够描述碰撞过程中能量损失的连续接触模型,建立了一个新的耗散型接触力模型.在这个新模型下对含间隙连杆机构进行动力学仿真,并进行了实验研究.主要考察了间隙尺寸和加载强度对连杆受力的影响.结果表明:间隙的存在会影响传递力曲线,使机构产生明显的振动冲击,间隙大小和加载速度是影响机构动态响应的主要因素.该仿真结果得到了实验的验证.     

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.