考虑热-变形耦合的主轴-轴承系统瞬态热特性分析

为了更准确地预测主轴-轴承系统的温度场并实时监测关键零部件的温升情况,建立了考虑热-变形耦合的轴系瞬态热网络模型。根据热弹性力学理论,推导出主轴-轴承系统在装配应力、离心应力和热应力综合作用下的径向复合变形方程,基于热网络法优选试验轴系关键部件作为温度节点,综合考虑润滑剂黏温效应及轴系径向复合应力与变形,实时修正轴系热源、热边界条件等特性参数,实现了温度场与变形的耦合分析。通过编程求解获得了不同条件下轴承的瞬态温升曲线及轴系关键热参数的瞬态特性,结果表明,主轴转速越高,轴系热平衡温度越高,平衡时间越短;迭代步长的选取只影响温升曲线的收敛时间,不影响稳态温度值。与试验数据的对比结果表明,使用该瞬态热网络模型预测轴系温度场可显著降低计算误差。     

轴承刚度对主轴-卡盘-工件系统动态特性的影响

考虑在实际工况下,主轴系统安装上卡盘和工件后动态特性会发生变化,基于有限元法完成了主轴-卡盘-工件系统模型的建立,进行轴承刚度对主轴-卡盘-工件系统动态特性的影响研究。研究结果表明:轴承刚度对两系统动态性能的影响规律不同,前、后轴承径向刚度对主轴-卡盘-工件系统动态特性的影响较大,但两者刚度影响区间不同;前、后轴承轴向刚度对主轴-卡盘-工件系统动态特性影响较小,尤其对提高系统临界转速作用不大。     

机床主轴轴承热诱导预紧力及刚度计算与实验研究

为了研究机床主轴系统非均匀温升带来的热位移对轴承预紧力和动刚度的影响,建立了一种机床主轴系统热机耦合模型。在分析轴承摩擦损耗影响因素的基础上,确定了系统热载荷和边界条件,采用有限元方法求解了机床主轴瞬时温升和热变形,根据轴承载荷-位移关系式求解轴承的热诱导预紧力,基于改进的Jones模型计算了轴承径向刚度。最后,实验测定轴承预紧力,分析预紧力影响因素。理论计算与实验结果表明:在定位预紧下,主轴、隔圈、轴承座和轴承热位移会导致轴承预紧力和径向刚度的增加,且随着初始预紧力、转速和环境温度增加,预紧力变化幅值也增加。此外,局部冷却引起热位移的变化,从而改变轴承预紧力和径向刚度的变化规律。     

航空发动机主轴-轴承系统温度场分析

在对航空发动机主轴-轴承系统热力学分析基础上,对主轴-轴承系统的发热、传导、对流、辐射等进行了分析,利用热路网络热流量平衡原理,建立了相应的热平衡方程组,并用数值分析方法对系统温度场进行了数值求解。实例计算和试验测试结果对比分析表明：所选节点温度的计算值和实测值之间相差不足1．2％,反映出本文建立的航空发动机主轴-轴承系统温度场计算数学模型具有很高的精确度,完全适用于一般的主轴-轴承系统温度场理论计算与分析。     

静压轴承—主轴系统静态性能的研究

本文以小孔节流四油垫静压轴承—主轴系统为例,研究了供油压力、主轴转速.主轴轴线倾斜、轴承流量等对静压轴承—主轴系统性能的影响:研究了静压径向轴承的静态性能的计算方法,并通过对一台MB1520型外圆磨床静压轴承—主轴系统的分析计算,获得了一些很有价值的结论.     

用迭代法分析计算机床静压轴承-主轴系统的静态性能

本文参照文献[1] 的基本路线思路,构造了静压轴承--主轴系统的迭代计算方法。并联系机床中非常普遍的弹性两支承外伸轴系,以一台 MB1520型高速外圆磨床为例,考虑到该主轴系统径向轴承及推力轴承综合作用,用迭代法分析计算了该主轴部件的静态性能,一般情况下只需迭代1～3次,就可获得满意的结果。该方法计算效率高,占用计算机内存小,能在袖珍计算机上运算,为普及对机床主轴系统的静、动态特性研究及优化设计,提供了行之有效的方法。     

轴承预紧力对风电主轴动态特性影响的仿真分析

轴承预紧力对风电机组主轴的动态特性有着重要的影响。首先,建立了预紧力与主轴系统的关联关系,并计算了不同预紧力对应的轴承刚度值,进而分析预紧力与刚度之间的关系。然后,建立了以圆锥滚子轴承为支承的两点式和单点式支承的风电主轴的有限元分析模型,分析了预紧力对两种支承方式的风电主轴模态振型、固有频率、临界转速以及稳定性的影响。结果表明：圆锥滚子轴承预紧力增大会引起轴承刚度增大,可进一步提高主轴的固有频率、临界转速和稳定性;单点式支承比两点式支承的主轴临界转速大以及更稳定。合理选取轴承预紧力,可提高主轴的稳定性。     

热-力耦合作用下花岗岩蠕变损伤模型

热-力耦合作用下的岩石蠕变行为对深部地下工程、高放射性废料处置工程影响显著.基于20～300℃下的花岗岩蠕变试验,分析温度对瞬时应变和蠕变应变速率的影响,由此认为温度对花岗岩瞬时弹性模量造成瞬时损伤并促进后续蠕变损伤过程,从而定义瞬时、蠕变热损伤变量.构建广义Kelvin热损伤模型和黏塑性热损伤元件,采用Heard指数...     

机床主轴—轴承系统动态特性实验研究

主轴-轴承系统的动态特性是机床主轴部件优化设计的重要指标。本文对轴承结构型式及其周边零件对车床主轴频率响应的作用进行了实验研究。实验的测试结果表明工件-主轴系统的阻尼特性很大程度上受轴承结构型式及带轮安装方式的影响。尤其在一阶振型时双列圆柱滚子轴承的结构型式优于圆锥滚子轴承,但是在二、三阶振型时则劣于后者。主轴的阻尼能力借助于后端带轮的卸荷安装方式而得到改善。     

机床主轴轴承故障的振动诊断法

阐述了利用轴承振动信号可判断机床主轴轴承的工作状态,通过频谱分析可以对轴承进行故障诊断及预紧力的确定;应用上海华阳HY-106B工作测振仪（巡检仪）采集振动信号,进行数据处理,对CY6140型机床主轴轴承进行了故障诊断与预紧力分析并取得了满意的效果。     

含热传导效应粘弹性板耦合非线性动力分析模型

基于薄板大挠度Karman理论和用Boltzmann叠加原理描述的粘弹性材料本构方程、动力学平衡方程和热粘弹能量原理建立了横向周期荷载、面内均布荷载和温度场作用下,考虑热传导效应的粘弹性矩形板的热机耦合非线性动力学模型,并用Galerkin方法将该热机耦合非线性动力学模型转化为非线性微分．积分动力系统．且该热机耦合非线性动力学模型可以退化为粘弹性板动力学模型、仅含热膨胀效应粘弹性板动力学模型和热机耦合弹性板动力学模型．     

制动钳及其约束对制动器热机耦合特性的影响

在定义零件间的约束关系和边界条件并且设置制动器摩擦系数、对流传热系数和橡胶衬套刚度等关键参数的基础上,建立了包含制动盘、摩擦衬片、制动块背板、活塞、制动钳、保持架、导向销及其橡胶衬套等零件的完整制动器热机耦合有限元模型.利用该模型对单次制动工况下的制动盘温度、周向应力和变形等热机耦合特性进行了分析.基于该模型将导向销橡胶衬套等效为弹簧单元和固定约束,发现橡胶衬套可忽略其几何结构等效为弹簧单元,但不可忽略为固定约束.最后,结合在制动器惯量试验台上开展的制动器热机耦合试验中热成像仪等设备测量盘面温度和变形的结果,验证模型的有效性,说明制动钳对制动器热机耦合特性有重要影响.     

高放核废物处置库T-M耦合数值模拟

考虑到地下工程受地应力、温度、水的相互影响,导致岩体力学性质的改变,采用ANSYS有限元分析软件,基于Mohr-Coulomb破坏准则,建立高放核废物处置库的数值模型,在此基础上进行热-力（TM）耦合二维数值模拟．研究了高放核废物处置库9种方案运行一百年的温度、应力、位移变化,通过对比分析,在满足安全、经济的基础上,选择最佳的处置库间距和深度,为核废物处置库的设计提供参考依据．     

气缸盖中两相流沸腾换热热机耦合仿真分析

基于汽液两相流沸腾换热的基本理论和计算方法,对某柴油机气缸盖与冷却水腔组成的流固耦合传热系统进行了整场求解,得到了气缸盖的温度场分布,并通过与气缸盖温度场试验结果对比分析,证明了计算模型的有效性.将温度场结果施加于气缸盖、螺栓、机体所组成的热机耦合系统中,对气缸盖进行了结构强度计算,得到了气缸盖火力面热机耦合应力分布.采用试验设计方法,将冷却水进口温度和速度作为输入参数,对火力面应力较大区域的最大等效应力进行了响应分析,结果表明:考虑汽液两相流的沸腾换热可以有效降低气缸盖火力面的最大热机耦合应力;火力面的最大应力出现在喷油器座孔周围;冷却水进口温度对火力面应力较大区域的最大等效应力的影响不可忽略.     

基于热力耦合分析的预应力切削残余应力研究

对预应力切削的已加工表面残余应力状态进行热力耦合分析,通过对机械应力和热应力在工件表面分布的叠加,发现加工表面存在3种不同的残余应力类型,文中定性讨论了其产生条件,并进一步分析了刀具切削刃钝圆和预应力对工件表面残余应力状态的影响.最后采用不同钝圆半径的刀具和预应力对表面淬火硬化的40Cr合金钢进行硬态切削实验,并将实验结果与理论分析结果进行了对比.结果表明:切削刃钝圆影响残余应力的大小和分布;钝圆半径越大,残余压应力越大,应力层也越厚;预应力可以有效提高加工表面的残余压应力,而对其分布基本没有影响;实验结果和理论分析相吻合,说明文中理论分析是正确的.     

铜合金管坯旋轧成形的三维热力耦合有限元模拟

对B10铜合金管坯旋轧成形过程进行三维热力耦合仿真模拟。在模拟分析中分别从等效应力、等效应变和变形温度等方面,将B10铜合金与目前生产成熟的TP2紫铜的模拟结果进行对比,掌握了铜合金管坯旋轧成形的变形规律。相应实验结果证明铜合金管坯有限元模拟具有很好的仿真预测价值,并可用于探索其它类型铜合金管坯旋轧成形规律。     

流域水文动力系统的非线性动力学特征分析

时黄河干流上游的唐乃亥站多年月均径流量序列进行分析,计算得到了该系列的吸引子维数D2、主分量谱图和Hurst指数,探讨了黄河源区流域水文动力系统的演化特征及其变化趋势。     

流域水文动力系统的非线性动力学特征分析

对黄河干流上游的唐乃亥站多年月均径流量序列进行分析,计算得到了该系列的吸引子维数D2、主分量谱图和Hurst指数,探讨了黄河源区流域水文动力系统的演化特征及其变化趋势。     

TBM刀盘系统多自由度耦合固有特性及敏感度

综合考虑时变啮合刚度、轴承刚度、综合传递误差、阻尼等影响因素,建立了TBM刀盘系统的平移-扭转-倾覆多自由度耦合动力学模型.基于实际工程项目的刀盘系统参数求解固有频率和振型,并研究系统参数对固有频率的影响及敏感度问题.研究结果表明,刀盘系统低阶固有频率为57和61 Hz,对应振型分别为电机和小齿轮的纯扭转振动及刀盘和大齿圈平移倾覆耦合振动,刀盘分体的切向支撑刚度和质量的敏感区间分别为3~4 GN/m和19~23 t.     

机床整机动态特性的预测解析建模方法

应用均质梁、集中质量及结合部单元对机床进行整机动态建模,然后基于结合面的动态基础特性参数,应用于结合合成的思想建立了整机系统的动力学方程,编制了相应的整机动态性能预测解析软件。通过实例测试,证明该方法及软件是正确的。