考虑接触刚度的含间隙铰接副动态磨损分析

针对大多数含间隙铰接副的磨损计算都非常复杂,精度和效率不能兼得,且很少能够与含间隙铰接副系统的动力学分析动态结合起来考虑表面接触刚度对磨损影响的问题,提出了一种新的含间隙铰接副磨损分析方法。基于无质量杆-弹簧阻尼模型建立考虑接触刚度影响的含间隙铰接副系统动力学分析模型,利用非对称Winkler弹性基础模型计算接触压力分布,釆用Archard磨损理论计算接触表面磨损量,对接触表面轮廓实时更新得出含间隙铰接副的动态磨损量。分析结果表明,在表面接触刚度较小时含间隙铰接副的动态磨损严重,且随系统转速的变化呈现出不同的变化趋势,反映了不同接触刚度下含间隙铰接副的动态磨损趋势。该方法计算精度和计算效率较高且充分考虑了表面接触刚度对含间隙铰接副动态磨损的影响,对含间隙铰接副系统的设计和动力学分析及磨损预测具有一定的指导意义。     

基于AQWA的潮流能发电平台稳定性研究

文章应用水动力学软件AQWA对在随机波浪荷载和风、流荷载联合作用下的浮动式发电平台的稳定性进行研究,分析了5种工况下该平台遭遇迎浪(0°浪向角)、艏斜浪(45°浪向角)、横浪(90°浪向角)时的横荡、纵荡、艏摇运动响应幅值,比较了该平台在破损工况(有系泊缆断裂工况)和完整工况(无系泊缆断裂工况)下的运动响应幅值。结果表明:平台的艏摇、横荡和纵荡运动响应的最大值分别发生在遭遇艏斜浪、迎浪和横浪时;在系泊缆断裂瞬间该平台所有方向运动响应均有大幅增加,其中破损自存工况下艏摇运动响应幅值是完整工况下的6~7倍。     

风浪流作用下漂浮式DeepCWind浮式平台动力性能和系泊系统的影响

以DeepCWind半潜式浮式平台为研究对象,运用ANSYS/AQWA软件,考虑不同风浪流入射角、锚链长度以及锚链是否破断等情况下,研究锚链张力、系泊刚度、系泊力以及卧链长度等因素对浮式平台运动性能的影响。研究结果表明:系泊刚度和系泊力共同抑制浮式平台的运动;纵荡和纵摇的位移幅值在风浪流入射角为90°时达到最小值;纵荡位移与锚链长度成正比,纵摇与锚链长度成反比;在迎浪侧,破断的锚链会使得其相邻两侧的锚链张力显著增加,加剧纵荡位移,但对纵摇影响较小。     

迷宫齿蘑菇形磨损时密封泄漏特性和转子动力特性系数研究

采用基于转子多频椭圆涡动模型和动网格技术的Unsteady Reynolds-Averaged NavierStokes(URANS)方程求解方法,研究了迷宫齿蘑菇形磨损对密封泄漏特性和气流激振转子动力特性的影响,计算分析了未磨损以及磨损间隙分别为0.4、0.5、0.6mm时的密封泄漏量,流场以及转子动力特性系数。结果表明:迷宫齿蘑菇形磨损使得密封间隙内缩流面积增加,导致迷宫密封泄漏量随磨损间隙增加而增加,且当磨损间隙大于0.4mm时,泄漏量随磨损间隙增加而线性增加;迷宫齿蘑菇形磨损增加了密封的直接刚度,降低了密封交叉刚度的大小以及直接阻尼,但当磨损间隙超过0.5mm时,直接阻尼不再发生改变;随着迷宫齿蘑菇形磨损间隙增加,迷宫密封有效阻尼降低,从而使得转子稳定性降低,但仍然处于稳定范围内。     

基于动态啮合力的齿轮磨损量计算方法

针对直齿轮磨损问题,考虑到齿轮动态特性对磨损的影响,联合Archard公式和齿轮动力学方程建立了基于动态啮合力的齿轮磨损定量计算模型。基于动力学方程求出动态啮合力,将动态啮合力及滑动系数代入Archard公式计算磨损量;将磨损量视为齿形误差重构齿廓,并重新计算动态啮合力及滑动系数;反复迭代则可得到动态啮合力和磨损量的变化规律。进行齿轮磨损试验,采用光谱仪分析油液中Fe元素浓度变化,得到齿轮磨损量的变化规律及磨损系数K,通过仿真结果与试验结果的对比验证了模型的准确性。最后对齿轮的磨损状态进行仿真预测,结果表明,当主动轮运转5.578×107次后,总磨损量达到2.085 g,动态啮合力峰值超过理论值的4倍,有过载风险;以此作为阈值则可得到齿轮的磨损寿命。仿真模型对于齿轮的磨损寿命预测和抗磨损设计具有重要的工程意义。     

曲柄滑块机构中滑块输出位移的可靠性分析

建立了运动副磨损量的计算模型.通过机构的运动学和动力学分析计算运动副元素之间的接触力和相对运动速度,在运动副连续接触理论和各随机因素符合正态分布的假设下,建立了曲柄滑块机构滑块输出位移可靠度模型,利用编写的Matlab计算程序对所建立的模型进行了实例计算,得出了机构随着工作时间的延长运动副元素的磨损影响越突出的结论.所建的模型可以估算机构工作一定时间后的运动精度可靠度,也可以推算在给定要求下机构的工作寿命.     

磨损的模糊可靠性设计

利用可靠性和模糊集理论建立了磨损的模糊可靠性设计公式,并推导出磨损量服从正态分布,模糊分布为降半矩形,降半梯形及降半正态分布时的模糊可靠度计算公式。给出了计算实例,这种方法可以推广到类似的可靠性设计中。     

接触力模型对含间隙铰接副多体系统分析的影响

为研究接触力模型对含间隙铰接副多体系统动力学分析结果的影响,分析了不同接触力模型中阻尼系数和耗散能的计算方法及其优缺点,并以单球碰撞为例对比分析了各模型耗散能的大小。在此基础上,以含间隙铰接副曲柄滑块机构为例,研究了不同接触力模型对多体系统动力学计算的效率、稳定性及结果的影响。计算结果表明:接触力模型中耗散能的增加可以使多体系统动力学计算结果更快趋于稳定;选取适当的接触力模型可改善动力学方程的求解效率及结果稳定性。针对不同恢复系数,从稳定性、计算效率及适用范围三方面考虑,得出了相应的更具优势的接触力模型。     

考虑裂纹与磨损故障的齿轮传动系统动态特性分析

针对齿轮系统中同时出现裂纹与磨损故障时实现复合故障诊断较为困难的问题，提出了考虑齿廓磨损和齿根裂纹故障的齿轮传动系统动态特性分析模型。首先，基于Archard公式，建立齿轮传动系统磨损数值仿真模型，求解不同磨损周期下的齿廓磨损量；然后，通过势能法建立裂纹及磨损作用下的单齿啮合刚度计算模型，在双齿接触区考虑啮合齿对磨损量间的关系，结合变形协调，建立双齿啮合刚度计算模型；最后，采用集中质量法建立齿轮系统4自由度动力学模型，以含故障的时变啮合刚度为输入，使用Newmark-β法对动态响应进行求解，获得不同程度裂纹与磨损作用下的齿轮动态特性。实验结果表明：该模型能够较好反应复合故障中磨损与裂纹特征；与未考虑磨损后双齿区实际变形的裂纹与磨损复合故障模型相比，该复合故障模型双齿区刚度计算准确性提高了约22%,所提模型可为含磨损与裂纹的齿轮传动系统故障诊断提供有效的动力学补充。     

波浪中柔性连接浮式栈桥运动响应分析

为了对浮式栈桥系统在波浪中的运动响应进行数值预报,基于SESAM软件计算分析了不同有义波高、不同谱峰周期下浮式栈桥的运动响应特性,给出了栈桥系泊缆绳及桥间连接缆绳的最大张力,并对其安全性进行了分析,指出了无法满足安全性要求的环境条件。结果表明,当谱峰周期为8s时,桥节纵荡、垂荡和纵摇运动响应幅值,桥节间相对纵荡、相对垂荡最大幅值均随有义波高的增加而增加;当有义波高为1.5m时,各桥节的纵荡及垂荡幅值随周期的增加而增加,纵摇幅值在10~14s周期达到最大;桥节间的相对纵荡及相对垂荡幅值在周期为12s时达到最大。综上所述,在进行浮式栈桥设计时应综合考虑有义波高与谱峰周期对其运动响应的影响,从而确保浮式栈桥的安全性。     

考虑空穴效应的广义特征分解法解雷诺方程

针对目前油膜力模型空穴效应考虑不充分、计算速度优势不明显等问题,基于广义特征分解法(PGD),采用雷诺边界条件,提出了一种考虑空穴效应的动载有限长滑动轴承非线性油膜力模型,并给出了详细的求解方法与流程。数值算例表明,与传统的有限差分法(FDM)相比,基于新模型方法的油膜力计算速度最快可以提高近5倍,最低相对误差可以控制在1%以内,证明了所提方法的准确性与高效性。含润滑间隙铰接副的动力学分析依赖于对雷诺方程数十万次的求解,精度与效率往往不可兼得,在曲柄滑块多体系统中引入新计算模型,计算结果表明,在30×30和40×40的网格密度下,与传统有限差分法相比,基于新模型方法的单个计算周期所节省时间分别高达6min和20min,证明了所提方法的可靠性和工程应用价值。     

缆绳直径对多浮体系统动力性能的影响

为了解多浮体系统动力性能与系泊缆直径的关系,利用频域势流理论对柔性多浮体系统进行理论分析,计算出浮体运动RAO(响应幅值算子),讨论了波向角为0°,45°和90°工况下系泊缆直径对浮体运动响应和缆索张力的影响。结果显示,系泊缆直径从56mm渐增至114mm时,穿梭油轮的最大水平位移减小,最大横摇角增大,柔性装置的水平运动响应增强,浮体间最大系泊缆力的最大张力增大2~5倍;受柔性装置扭转效应的影响,最大系泊链力随直径渐增而迅速增大。分析表明,系泊缆直径是调节多浮体系统性能的一个重要参数,对整个系统的动力性能有显著影响,设计时应予以充分考虑。     

湿式离合器摩擦片磨损量计算方法与试验研究

湿式离合器是现代大功率车辆传动系统中的核心部件,在长时间工作或者极限工况条件下,容易发生由异常摩擦造成的摩擦片表面烧蚀、打滑、断裂和塑性变形等故障,为提高离合器使用寿命和可靠性,基于微凸体弹塑性接触模型以及湿式离器工作原理,推导建立了考虑弹塑性接触的摩擦片磨损量计算模型,确定了离合器摩擦片磨损量与载荷、滑磨速度之间的定量数学关系,并在湿式离合器磨损实验台上进行了磨损试验,验证了理论模型的准确性和有效性。研究结果显示:工作油压在0.2~0.4 MPa时,磨损较小,同时模型精度较高,相对误差小于5%;压力为0.4 MPa是一个临界值,在压力大于0.4 MPa时,磨损量将急剧增大。因此,为了更好地控制磨损,应当将压力控制在0.4 MPa左右,表明所建立的考虑弹塑性变形磨损量计算模型能够有效的预测摩擦片磨损量,为离合器寿命评估和摩擦片减磨耐磨设计提供了数据的支持。     

摇架式隔振系统对路面随机激励的响应计算

目的 考察摇架式隔振系统对路面随机激励的响应。为该系统各部件安全工作间隙和振动限位器的设计提供了依据。方法 建立了某装甲输送车摇架式双层隔振系统的整车动力模型,考虑了底甲板的一阶弯曲振型,编制了计算程序计算了三处响应的均方根位移值,结果 采用隔振器时发动机与车体的均方根值相对位移为１．９５ｍｍ,分析了隔振器阻尼对响应值的影响。结论采用摇架式隔振系统须考虑系统对路面随机激励的响应,增加隔器阻尼可减小     

基于Sesam的柔性连接浮式栈桥波浪动力特性分析

为了保证浮式栈桥能够在波浪中正常使用,基于三维势流软件Sesam对系泊浮式栈桥的运动响应与缆绳张力进行非线性时域耦合数值预报。分析了桥节间有无缆绳连接、浪向角等因素对浮式栈桥运动响应的影响。计算结果表明,浮式栈桥的运动响应与缆绳张力受缆绳连接与浪向的影响很大。在有义波高为1.25m谱峰周期为6s时,有缆绳连接的桥节间相对纵荡最大幅值是无缆绳连接时的0.54倍;当浪向为90°时,浮式栈桥横荡方向与垂荡方向运动幅值范围最大;当浪向为105°时,桥节间相对纵荡运动幅值最大。综上所述,桥节间有缆绳连接可以大幅度减少其相对运动幅值,在布置浮式栈桥时,建议选取浪向角为150°~180°。     

齿面磨损最小直齿锥齿轮Ease-off修形设计与分析

为了改善齿轮传动性能和可靠性,提出了直齿锥齿轮齿面抗磨设计与分析方法。该方法结合碟型刀具在摇台型机床切制直齿锥齿轮方法获得大轮齿面;通过预置传动误差及抛物线修形参数设计小轮法向Ease-off曲面,并叠加于大轮的共轭齿面表达修形齿面。结合齿面接触分析、承载接触分析、Archard磨损公式,提出考虑磨损深度影响的齿面承载接触分析数值方法,将齿面几何分析与力学分析融为一体,且充分考虑了安装误差、齿面修形和磨损的耦合性,可准确快速获得齿形重构后的齿面磨损量;以无磨损时承载传动误差幅值(ALTE)最小、齿面磨损次数最多进行修形优化设计,获得最优Ease-off曲面,并分析磨损对ALTE的影响。结果表明:相同磨损量下,随载荷的增加磨损次数逐渐减少且趋于相等;随齿形重构次数增加,主要是双齿啮合区的齿面初始间隙增加,导致承载变形增大;多载荷工况下,随磨损次数增加最小ALTE及其对应的载荷逐渐增大;共轭齿面轻度磨损后ALTE有所改善。     

滑动电接触磨损量最小的最佳载荷实验

为了揭示滑动电接触载流摩擦磨损特性,寻找最优的运行条件,以弓网系统受流为研究对象,对法向载荷如何影响受电弓滑板和接触导线之间载流磨损特性进行了实验研究.研究结果表明:无电流条件下,磨损量随着法向载荷的增加递增;载流条件下则表现出明显不同的磨损特性:随着法向载荷的增大,磨损量呈现出先减小而增加的变化趋势,且下降率大于上升率,同时定义了磨损量最小时的法向载荷值为最佳法向载荷,发现最佳法向载荷值随着速度的增大相应增大.当法向载荷大于此值时,主要磨损为机械磨损,法向载荷小于此值时,主要磨损为电气磨损.该研究结果对最优载荷的研究具有指导意义.     

初始粗糙面对切向微动行为影响数值研究

利用python和二维W-M分形函数建立二维粗糙表面,基于ABAQUS用户子例程UMESHMOTION引入Achard磨损准则建立二维柱-平面接触下的切向微动数值模型,通过改变法向载荷F和切向位移幅值U对二维切向微动磨损中的磨损量、磨损形貌和应力应变进行分析研究。结果表明,光滑表面磨损量明显比粗糙表面磨损量小,光滑表面和粗糙表面磨损量分布均呈现出自中心区域逐渐减小的趋势,且粗糙表面磨损量分布有很大的的离散性;由于应力集中导致的塑性变形使得粗糙表面和光滑表面在磨损形貌上差异不大;一定范围内的法向载荷对接触边缘区域磨损影响较大,切向位移幅值的增加使得粗糙面磨损程度显著变大。     

半刚性钢框架竖向跨间刚度计算

根据半刚性连接梁单元的转动刚度和传递系数,利用集体分配原理和反弯点法,推导了半刚性连接钢框架的竖向跨间刚度计算公式。实例计算结果表明:在节点连接刚度由刚接变为铰接的过程中,竖向跨间刚度逐渐减小且呈非线性变化;当节点连接为铰接时,竖向跨间刚度为零。文中公式计算结果与sap 2000有限元分析软件的计算结果相近,验证了该计算方法的可靠性。     

考虑杆件柔性和铰间隙的可展结构动力学数值模拟

为了保证空间可展结构可靠地运行,需精确预测在轨运行中可展结构动力学性能,在动力学模型中应考虑铰间隙和构件柔性的影响。该文采用间隙铰的非线性弹簧阻尼模型,构造可展结构动力学方程。分别对理想连接铰、考虑铰间隙、以及考虑构件柔性等3种情况的典型可展结构进行动力学模拟。仿真结果表明间隙和构件柔性对可展结构动力学性能有较大影响:连接间隙导致销轴与孔体产生一系列内碰撞,且初始碰撞接触力较大;考虑构件柔性后,间隙处产生的碰撞力减小,接触时间增长,销轴与孔体的接触碰撞区域扩大;间隙还引起了中心体姿态角速度的扰动。