摩擦对二维颗粒体系中临界阻塞态的影响

采用离散元法(discrete element method,DEM)对双分散圆盘颗粒体系在均匀压缩过程中的阻塞转变进行数值模拟,讨论了摩擦对临界阻塞态的影响。随着摩擦系数的增大,临界阻塞态的体积分数与平均接触数减小,其力学平均接触数与几何平均接触数的差异增大,同时各种接触类型的百分比也在发生改变。模拟结果还表明,摩擦系数为零以及无穷大的临界阻塞态是等静态堆积,临界阻塞态的体积分数随力学平均接触数呈线性增长的关系。     

基于精确几何-边界元法的二维声场问题分析

基于精确几何的思想,建立考虑边界几何形状,减小单元划分过程中产生几何误差的边界积分方程.积分过程中,积分项的奇异性问题通过采用Cauchy主值积分和Hadamard有限部分积分的方法来进行克服.同时,在边界元法求解声场问题过程中,出现的由非真实频率而引起的结果偏差可以通过Burton-Miller方法来解决.数值算例表明,考虑真实边界的精确几何-边界元方法具有较好的精确度.     

哌嗪与Keggin结构杂多酸的金属氧酸盐纳米颗粒的摩擦性能

在醇-水体系中制备了组成为(C4H10N2H)3HSiMo12O40的纳米颗粒,以透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、紫外可见分光光度计(UV)、等测试手段对此纳米颗粒的形貌、组成和结构进行了表征,并在机械式四球长时抗磨损试验机上考察其摩擦学性能.分散型实验结果表明化合物在大多有机溶剂中分散良好,红外/紫外光谱和X射线粉末衍射表明所合成的纳米颗粒具有杂多酸Keggin骨架结构无机核,透射电镜分析表明颗粒平均粒径约为10 nm,作为新型有机/无机复合纳米润滑油添加剂,最佳添加浓度为0.35%时,在测试条件为负荷294 N,时间30 min,转速1450 r/min条件下,使磨斑直径减小22.7%,摩擦系数减小14%.     

点缺陷对二维颗粒系统力链几何分布的影响

用离散元方法研究了带有不同数目点缺陷的二维颗粒系统在各向同性挤压和纯剪切时粒子间力链的几何分布特征,并与相同加载条件下无缺陷的颗粒系统力链几何分布特征做了比较,发现了点缺陷对颗粒系统力链的几何分布影响规律.     

二维薄体结构位势问题的虚边界元法

提出求解平面位势薄体问题的虚边界元法,给出求解薄体问题的新的途径,验证了虚实边界的距离公式,阐释距离选取与边界离散单元数有关.数值算例表明,所取得的数值结果与精确解非常吻合,即虚边界元法是求解薄体结构问题的强有力工具,且方法简单、易于程序设计.     

粒间摩擦和层厚比对二维分层颗粒系统底部响应的影响

研究分层颗粒中的力学响应对于理解复杂颗粒系统的弹性与变形的机理具有重要意义.基于离散单元法,针对粒间摩擦和层厚比对系统中力学响应的影响,建立上软下硬和上硬下软两种规则排列的二维分层颗粒系统模型,并进行仿真分析.结果表明:在上软下硬型系统中,随摩擦系数的增大,底部响应均是按照双峰→平台→单峰的顺序演变,平均力、峰值、中间...     

二氧化硅颗粒形状对刹车材料摩擦性能的影响

本文研究了摩擦组元SiO_2颗粒形状对刹车材料摩擦性能的影响.试验证明类球形SiO_2颗粒对摩擦性能的影响最好.根据分子-机械摩擦理论原理,材料的摩擦系数与实际接触面积有关,而类球形SiO_2颗粒完整地镶嵌在基体内,起着耐磨、增加实际接触面积的作用,使材料具有优良的摩擦性能.     

虚边界元法在二维涂层结构温度场中的应用

将虚边界元法应用于平面涂层结构温度场问题,并发展了多域虚边界元法。给出求解涂层问题的新的途径,同时也拓展了虚边界元法的应用范围。对狭长比为10-1～10-10的涂层结构进行了研究,所取得的数值结果与精确解高度吻合,表明虚边界元法是求解二维涂层结构温度场问题的强有力工具,且方法简单、易于程序设计。     

颗粒摩擦因数对胶结砂岩力学特性的影响

为确定胶结砂岩的力学参数,探讨岩体破坏机理,采用细观力学分析方法,建立三维颗粒流数值模型,对胶结砂岩的剪切特性进行模拟。根据应力应变曲线以及平行黏结分布和接触网络变化说明胶结砂岩不同于无黏结砂岩的破坏机理,验证数值模型的可行性,分析不同胶结半径比的砂岩模型的应力比、体应变、配位数和平行黏结破坏数的变化规律。计算结果表明:胶结半径一定时,不同摩擦因数对岩样宏观力学特性的影响不同,特别是随着胶结半径比的减小,颗粒间摩擦力在胶结砂岩受力过程中占主导作用,对砂岩抗剪能力起着决定作用,不同摩擦因数对胶结砂岩力学特性的影响较大。颗粒摩擦因数对胶结砂岩数值试验中的力学行为有着重要的影响,是准确选择三维颗粒流模型细观参数的关键。     

边界对颗粒物质与探测棒间静摩擦力的影响

用实验方法研究了颗粒物质与探测棒之间的最大静摩擦力.实验表明,颗粒系统中力的传递方式随探测棒与容器壁之间的距离发生变化,距离很小时棒受到的最大静摩擦力明显增大;最大静摩擦力与探测棒横截面有关.分析讨论实验结果并对实验数据进行拟合,给出与实验吻合的拟合公式.     

四边任意支承条件下弹性矩形厚板辛几何法解析解

利用辛几何法推导出了四边任意支承条件下矩形厚板弯曲的解析解.在分析过程中首先把弹性厚板弯曲问题的简化方程表示为H am ilton正则方程,然后利用辛几何法对全状态相变量进行分离变量,求出其本征值后,再按本征函数展开的方法求出四边任意支承条件下矩形厚板弯曲的解析解.由于在求解过程中不需要事先人为选取挠度函数,而是从厚板弯曲的基本方程出发,直接利用数学的方法求出可以完全满足其边界条件的解析解,使得这类问题的求解更加合理.计算实例验证了所采用的方法以及所推导出公式的正确性.     

一类奇异边值问题和壁摩擦的估计公式

利用单调逼近方法给出了源于流体边界层理论中的一类奇异边值问题正解的存在性和唯一性的充分条件,同时给出了用压力梯度参数表示的壁摩擦的估计公式;并且数值结果证明了估计公式的可靠性和有效性。     

二维耦合干摩擦振子黏滑运动分析

针对工程中广泛存在的二维干摩擦问题,通过引入斜弹簧建立一种可考虑x,y两个方向耦合的振子模型。定义摩擦力方位角来描述动、静摩擦力矢量分量,并考虑振子振动过程中可能出现黏滞,提出了一种分析二维耦合干摩擦振子黏滑运动的方法,给出了二维耦合干摩擦振子黏滑运动的复杂边界条件。基于指数型动态摩擦模型对二维耦合干摩擦振子的黏滑运动进行了数值仿真,给出了x方向和y方向相同激振频率相同相位角、相同激振频率不同相位角、不同激振频率不同相位角3种工况下的仿真结果及系统解随激振频率和相位角的变化规律。仿真结果表明,二维耦合摩擦振子运动中可能出现黏滑状态转换;当x方向和y方向的激励频率和相位角均不相等时,与前两种工况相比,质量块的运动轨迹、系统相图均为更加复杂的平面曲线,同时一个周期内系统可出现多次黏滑转换;两个方向激振频率相同时,改变激振频率和激励相位角,系统的解均没有出现次谐波,振子为周期运动。所提出的方法可为进一步研究二维耦合干摩擦振子的动力学特性及运动稳定性提供参考。     

棒在颗粒物质中穿行时摩擦振荡行为的研究

实验发现，棒在颗粒物质中运动时滑动摩擦力具有准周期振荡性质. 根据颗粒物质的剪胀性对此现象进行了研究，提出相应的物理模型，建立了平均体积分数振荡方程和滑动摩擦力振荡变化关系式，理论计算分析结果与实验结果基本吻合.     

颗粒物质与固体交界面静摩擦系数的测量与分析

颗粒物质与固体界面的摩擦力是当前颗粒物理研究中经常遇到的边界条件,但文献上对其取值有较大分歧。本文实验测量了颗粒物质与不同固体界面的最大静摩擦力,发现界面摩擦均满足达芬奇摩擦定律,且测得的静摩擦系数约在0.17～0.20之间。而材料手册中同样材料的固-固接触摩擦系数高达0.94,这表明一般不能直接用材料手册的摩擦系数值分析讨论与它有关的颗粒问题。     

基于随机几何的无人机通信系统性能研究

为了分析无人机通信系统的实际性能,针对有限三维空间内的无人机通信系统进行研究,提出了一种基于随机几何理论分析无人机通信系统的模型。较好地捕获无人机基站分布的随机性和无人机基站间的距离关系,得到无人机通信系统实际性能的上界和下界,充分兼顾无人机发射天线数、天线功率等参数对无人机通信系统性能的影响。仿真结果表明,所提模型能有效分析无人机通信系统的频谱效率、中断概率,且可以通过增加发射机天线数和设定较低的发射功率得到较好的无人机通信系统性能。     

轧制摩擦系数对H型钢舌形端部的影响规律研究

在热轧H型钢生产过程中经常出现腹板和翼缘延伸不均匀的现象,即所谓"舌形端部",导致大量的切头损失。本文采用ABAQUS有限元软件模拟了H型钢的热连轧过程。计算结果表明改变轧辊与轧件的接触面摩擦系数影响了H型钢端部的金属流动,进而影响"舌形端部"长度。其中,增大水平辊侧面与轧件翼缘的接触摩擦系数或者减小立辊与轧件翼缘的接触摩擦系数,都可以有效降低舌形端部的总长度,进而降低H型钢切头损失。随后的实验证明了模拟结果是可信的,可以为实际生产提供借鉴的经验。     

燃烧室几何形状和位置对燃烧过程的影响

采用自制的喷雾燃烧多功能动态可视化试验装置,对柴油机燃烧室几何形状和位置对燃烧过程的影响进行光学法研究,获得口径为62 mm圆柱形、55 mm缩口形、55 mm缩口偏置凹坑形3种不同形状燃烧室的喷雾燃烧过程照片。研究结果表明:与圆柱形燃烧室相比,缩口形燃烧室和缩口偏置形燃烧室的燃油蒸发速度及混合速度增加,始燃点(曲轴转角)提前3°~5°,后期扩散燃烧速度加快,整个燃烧持续期(曲轴转角)缩短7°~9°。     

边界对颗粒介质上小球运动的影响

为了认识物体在颗粒介质表面上运动的规律,搭建了宽度可调的颗粒介质倾斜槽,并用高速摄像机观测小球在颗粒介质上的运动行为。在不同密度小球和不同颗粒介质尺寸两种情况下分析了运动距离与槽宽球径比的关系,得出如下结论:运动距离随槽宽球径比增大而减小;槽宽球径比对小球运动距离的影响呈指数式减小;小球密度对小球运动距离的影响存在着3个区域;有效摩擦系数与颗粒槽边界存在一定关系。