高过载精密滚珠丝杠副弹塑性接触变形研究

根据短时高过载精密滚珠丝杠副的载荷和工作特点,将赫兹点接触理论和弹塑性变形理论相结合,探讨了高承载工况下单螺母滚珠丝杠副弹塑性接触变形的理论计算方法,并基于ABAQUS软件建立了考虑各圈滚珠受力不均情况的丝杠副多滚珠非线性接触有限元分析模型,对丝杆副的接触应力和弹塑性接触变形情况进行了理论计算和有限元分析。结果表明,丝杆副的塑性变形量远小于弹性变形量。丝杠的弹塑性接触变形的有限元分析较好地印证了理论计算结果。     

人字闸门底枢摩擦副接触力学特性分析

引入Fang接触模型对人字闸门底枢摩擦副进行建模分析,计算了人字闸门底枢摩擦副的接触区域大小、接触应力,研究了外载荷、底枢半径、接触间隙及配对副材料等参数对接触特性的影响.结果表明,外载荷与底枢半径对底枢摩擦副的接触特性有较大的影响.在相同的底枢半径及接触间隙条件下,随着外载荷增加,接触面积减小,接触区域越集中,相应的接触应力越高.随着底枢半径的增大,接触面积也增大,接触区域分散,相应的接触应力减少.并且在极端重载情况下,底枢半径对接触应力存在更大的影响.接触面积与接触间隙之间存在负相关关系,最大接触应力与其存在正相关关系.最大接触应力与底枢配对副材料的杨氏模量之间存在一个正相关关系,从减少摩擦磨损的角度,选择表面硬度高而韧性良好的材料作为配对副材料将改善底枢的耐磨性,从而有效地降低接触应力.     

双金属复合内圈滚动轴承接触特性分析

为解决圆柱滚子轴承在大载荷条件下易磨损的问题,设计了一种双层金属复合材料内圈圆柱滚子轴承.以复合内圈与滚子的接触为例,基于赫兹接触理论和波西涅斯克理论,给出了单个滚子与轴承内圈的最大接触应力.结合层复合材料力学模型,计算双层金属复合材料内圈等效弹性模量.建立内圈与单个滚子间接触模型,采用有限元仿真方法,探究不同材料厚度下的接触应力和弹性变形.通过接触摩擦试验,验证复合材料内圈在不同材料厚度下的接触宽度.结果表明:双层金属复合材料内圈轴承滚子与内圈接触变形增大,接触应力减小,可以有助于减少圆柱滚子轴承的磨损.     

航空渐开线花键副微动摩擦接触参数分析

使用有限元方法对航空渐开线花键副摩擦进行接触分析,得到花键副的接触应力及相对滑移分布规律,并考虑接触长度、花键壁厚和摩擦因素对花键副接触的影响.研究结果表明:花键副接触应力及相对滑移分布不均匀,端部的接触应力及相对滑移较大;增加接触长度不能提高花键副的承载能力,接触长度与花键分度圆直径之比不得大于1.2,最佳为0.5;花键壁厚越薄,端部接触应力和相对滑移越大;摩擦因素对接触应力几乎没有影响,但相对滑移与摩擦因素成反比.     

双金属复合管混凝土轴拉 性能有限元分析

选择合理的材料本构模型、单元类型、网格划分技术和边界条件,建立双金属复合管混凝土构件在轴拉荷载作用下的有限元分析模型,并利用双金属复合管混凝土(CFBT)轴压试验和钢管混凝土(CFST)轴拉试验的结果对模型的可靠性进行验证.基于验证后的有限元模型,对CFBT轴拉构件的受力机理和破坏形态进行研究,分析不同参数对构件轴拉承载力的影响规律.研究结果表明:核心混凝土可有效限制双金属复合管在拉伸过程中的内缩变形,使钢管处于复合受力状态;CFBT构件的轴拉承载力比双金属复合管提高15%左右;随着不锈钢厚度的增大,构件的轴拉承载力逐渐提高;核心混凝土的强度对构件承载力的影响不明显.     

球轴承中的点接触问题

通过对两个主曲率平面两两共面的光滑弹性体的接触几何分析，给出了球轴承滚动体与滚道接触区诸如接触变形、接触应力等力学参数的计算方法，为滚动轴承的设计分析提供了计算依据。     

密肋复合墙板协同工作机理

密肋复合墙板是一种有效地将力学悬殊的框格与填充砌块通过特殊构造转化为一种新型的结构受力构件.在试验的基础上,考虑材料的非线性和接触非线性,假定框格与填充砌块之间存在接触应力,从而通过设置接触单元建立密肋复合墙板的计算模型,研究框格与填充砌块的相互协调作用效应.     

一维六方准晶粘结接触问题的复变函数方法

本文考虑了一维六方准晶非周期平面的粘结接触问题. 利用复变函数的方法, 把粘结接触问题转化为Riemann-Hilbert边值问题. 通过边值问题的求解, 得到了刚性平底压头作用下应力函数和接触应力的显式表达式. 结果表明: (1) 接触位移与压入载荷成比例关系; (2) 接触应力在接触边缘有振荡型奇异性. 由于一维六方准晶声子场与相位子场的耦合性, 接触问题压头下方接触应力分布不同于弹性体中应力分布的结果. 当忽略相位子场作用时, 所得结果与弹性材料相应结果一致.     

一维六方准晶粘结接触问题的复变函数方法（英文）

本文考虑了一维六方准晶非周期平面的粘结接触问题.利用复变函数的方法,把粘结接触问题转化为Riemann-Hilbert边值问题.通过边值问题的求解,得到了刚性平底压头作用下应力函数和接触应力的显式表达式.结果表明:(1)接触位移与压入载荷成比例关系;(2)接触应力在接触边缘有振荡型奇异性.由于一维六方准晶声子场与相位子场的耦合性,接触问题压头下方接触应力分布不同于弹性体中应力分布的结果.当忽略相位子场作用时,所得结果与弹性材料相应结果一致.     

燃气轮机用人字齿轮副接触应力及稳态热分析

为了获得人字型齿轮副齿面接触应力和本体温度的分布特征,利用参数化设计语言,建立了齿轮副的三维模型,结合传热学、摩擦学及啮合原理,对齿轮副的接触应力场及稳态温度场进行了数值模拟,分析了齿轮副的接触应力、本体温度及啮合齿面热流密度的分布情况.分析结果显示,载荷沿各条接触线的分布具有规律性;摩擦热流密度沿齿高方向呈现出先减小后增大的变化趋势;齿体本身的传导散热作用强于齿顶的对流换热作用.结论表明有限元模拟方法可用于评价此种传动副的传动性能.     

在静载荷下弹性体接触应力的分析与实验

本文根据弹性理论、赫兹接触理论,推导了承受复杂载荷弹性体内各点应力计算式.分析了接触应力特点.提出接触强度设计准则,并用实验所验证.提出承受线接触载荷的物体的强化热处理,强化深度不应小于0.7倍的接触半宽.     

深沟球轴承内、外沟曲率系数对接触应力和变形的影响

讨论轴承接触问题的性质,分析深沟球轴承的接触应力与变形的计算方法.利用ANSYS参数化语言APDL建立深沟球轴承的三维有限元模型.通过接触边界条件的处理,得到深沟球轴承内、外沟曲率系数对接触应力和变形的影响.结果表明:轴承的径向变形随内、外沟曲率系数的增大而增大,当内、外沟曲率系数fi≤0.51,fe≤0.515时,内、外圈接触应力呈减小趋势;当fi0.51,fe0.515时,内、外圈接触应力呈增大趋势.为合理选择内、外沟曲率系数提供科学依据.     

基于媒介齿条的渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动啮合特性分析

为了分析渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动的宏微观啮合特性,依据微分几何和啮合原理,基于卡姆士定理和媒介齿条的传动性能分析方法,构建渐开线圆柱蜗杆与媒介齿条、媒介齿条与渐开线斜齿轮的啮合关系,分析共轭齿面在接触点微观邻域内的曲面特征,推导并建立传动副瞬时理论接触点、实际接触椭圆、最大接触应力及重合度等宏微观啮合特性分析模型,并对某汽车座椅水平调节器上的渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动副进行宏微观啮合特性分析。研究结果表明:渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动副为瞬时理论点接触,齿面变形实际呈椭圆接触,接触轨迹分布于轮齿中部,接触椭圆的长半轴沿接触轨迹垂直方向,接触应力较大、重合度较小且与齿轮传动相近,适用于轻载场合。     

离散齿谐波传动啮合力及接触应力分析

对离散齿谐波传动啮合副进行力学分析,基于变形协调方程计算作用于离散齿上的力,并根据赫兹方程求解啮合副处的接触应力.由离散齿谐波传动的周期性,通过连续取波发生器的输入角值,得到离散齿谐波传动啮合力和接触应力在刚轮齿廓、波发生器和离散齿体上的分布.对刚轮齿廓出现与未出现顶切现象,得到啮合力和接触应力在接触面上的变化趋势,以及传动中出现高啮合力和高接触应力的位置,为进一步的强度校核和结构优化设计提供依据.     

基于变形协调设计的金属橡胶复合齿轮副振动研究

为解决传统齿轮副存在的回差问题,对设计、制造和安装过程中存在的误差影响因素进行了定量计算.通过考虑齿厚偏差、轴承径向跳动、中心距偏差和温度对齿轮变形的影响,提出了可自动变形补偿的金属橡胶复合齿轮副设计方法;基于ABAQUS有限元分析计算了高、低温对复合齿轮副变形的影响,得出了复合齿轮副在高、低温环境下的变形量和理论中心距预紧量;实验考察在不同预紧量下金属齿轮副和复合齿轮副的振动响应情况.结果表明:随着预紧量的增加,振动加速度先减小后增加;预紧量的改变对金属齿轮副的影响较大,对复合齿轮副的影响较小,复合齿轮副相对金属齿轮副的改善效果随着预紧量的增加而愈加明显;实验得到的最佳预紧量和仿真计算值基本吻合,从而验证了仿真分析的正确性.     

包层钢筋轧制过程模拟的接触复合处理及实验研究

为了研究双金属包层钢筋轧制模拟过程中两种金属的接触复合状态,在MSC.Marc二次开发功能的基础上,提出了一种新的处理方法.通过编写子程序,分析接触面上节点的接触法向应力值是否超过该材料的变形抗力来判定两金属的接触复合状态.并与其它3种常用方法(接触面粘结、接触面共节点、直接接触)的模拟结果进行对比以及实验验证.结果显示:采用本文处理方法,轧制变形区上大部分节点的接触法向应力值超过了不锈钢的变形抗力,这些节点会与接触面发生粘结,并且在轧制过程中金属间能够产生轴向和周向的相对滑动,接触单元不会产生撕扯,模拟结果与实验结果较吻合,证明在包层钢筋轧制模拟过程中,金属间的复合状态可以通过节点的接触法向应力来判断.     

高负荷滚珠丝杠副弹塑性变形与失效的理论与试验研究

为探索高负荷下滚珠丝杠副的失效机理,根据精密滚珠丝杠副在高负载工作条件下滚珠与滚道面接触变形的特点,建立了精密滚珠丝杠副的接触变形弹塑性线性强化分析模型。依据Hertz接触理论,提出了高负载情况下滚珠与滚道面接触弹塑性变形的计算方法,并据此分析了丝杠副滚道面接触处的弹塑性变形。通过对高负载条件下滚道面摩擦和金属材料塑性流动特点的分析,得出了高负载情况下滚珠丝杠副可能的失效形式和失效破坏机理。最后通过试验验证了理论计算和分析的合理性。为深入开展高承载条件下滚珠丝杠副的失效机理及设计理论研究提供了理论和试验基础。     

伪焦散线法和光弹性法解弹性体平面接触应力问题

本文从伪焦散线法和光弹性法的基本原理出发,提出解决弹性体平面接触应力的另一种方法.该法既采用了伪焦散线——对接触面应力分布非常敏感的信息(主应力和的数据),又利用光弹性给出了接触部位边界的等差线(主应力差的数据),从而使解接触应力问题时计算简便、实验数据可靠.     

齿轮、轴承疲劳磨损探因

疲劳磨损多产生于润滑良好且闭式传动的齿轮、滚动轴承、凸轮副中。轮齿间的接触、滚动体与内外圈的接触等，在加载前都是点接触或线接触，加载后，由于材料变形，接触点或线就发展为面接触，同时会产生很大的接触应力。金属承载变形时，将消耗很多能量，其中有９０％以上转变为热量，且大多数集中在接触区域，所以瞬时温度可达到很高，在微观体积中形成“微区”淬火，使之发生相变或组织转变，弹性和塑性降低，又由于接触表面层内的塑性变形不均匀以及温度梯度的提高，以及该区域较大的接触应力，促使相变和组织的转变，在重复接触下，引起…     

考虑摩擦力影响的风电齿轮接触问题数值分析

针对风电齿轮在实际应用中由于应力过大导致的失效率高的问题,采用参数化方法精确建立了风电增速齿轮模型,应用ANSYS Workbench软件,在考虑摩擦力影响的情况下,分析了摩擦因数对风电增速齿轮接触应力和接触变形的影响.结果表明:在齿轮啮合过程中,齿根附近出现应力集中,并且出现最大应力值;当摩擦因数小于0.3时,接触应力和接触变形随着摩擦因数的增大而急剧增大,并呈现出线性变化趋势;当摩擦因数大于0.3时,接触应力随着摩擦因数的增大而缓慢增大,而接触变形随着摩擦因数的增大略有减小,呈现出非线性变化趋势.该研究结果对提高风电齿轮强度的分析、改进和优化设计具有一定的参考价值.