某典型折叠机构的磨损寿命研究及优化

针对航空航天柔性机构具有复杂非线性的特点,提出一种在多软件平台下建立柔性机构模型并进行运动学仿真的方法。对某典型折叠机构进行参数化建模及运动学分析,并采用不同可靠性分析方法对折叠机构进行可靠性分析和磨损寿命分析。最后对机构进行磨损寿命优化。优化结果显示机构最大应力水平显著降低,磨损寿命显著提高。     

基于滚动调度的冲压模具磨损数值模拟分析

为了提高冲压模具磨损数值的量化分析精度,提出基于滚动调度的冲压模具磨损数值模拟方法。采用动态轮廓采样法进行冲压模具磨损数值采集,结合多传感器融合采样方法进行冲压模具磨损数值采样后的滚动调度,建立冲压模具磨损数值信息融合和特征提取模型,提取冲压模具磨损数据的谱特征量,采用谱分析的方法进行冲压模具磨损数值拟合和自适应调度,建立冲压模具磨损数值模拟的滚动调度模型,从运动学角度建立了冲压模具磨损的滚动调度运动分析模型,采用工件表面形貌自适应预测方法,实现冲压模具磨损数值模拟。仿真结果表明,采用该方法进行冲压模具磨损数值模拟的精度较高,拟合性较好,提高了冲压模具磨损数值模拟和参数估计能力。     

综合传动铸铁密封环磨损模糊可靠性分析与计算

为了提高综合传动密封装置的可靠性和耐久性,在对密封环磨损机理和失效特性研究分析的基础上,应用模糊理论建立综合传动铸铁密封环的模糊可靠性模型,推导出模糊可靠度计算的数学表达式.根据耐磨性试验所获得的密封环磨损速度,计算出密封环在不同时间段上模糊可靠度以及耐磨寿命,计算结果与实际工作情况相符,说明运用模糊数学能更好地描述密封环耐磨性可靠度的变化.该方法亦可应用于其它机械摩擦磨损类零件的可靠性分析与计算.     

线接触弹性磨损的数值分析

磨损伴随在机械零部件的整个服役期内,对其寿命产生很大的影响.由于磨损是一个动态复杂的过程,现有的磨损研究主要集中在实验研究,这必然会增加成本及产品设计周期.为此,文中提出了一种基于Archard模型的数值计算方法,并用该方法对线接触弹性磨损全过程进行数值分析,最终得到不同滑动距离下的法向接触压力及磨损深度变化图.整个分析过程分步进行,即每计算一步都会更新表面接触形状,直至求出最大滑动距离下的磨损量.计算结果表明,在有摩擦力作用的情况下,对于线接触,接触压力会相对于初始接触点出现偏移,且摩擦系数越大,偏移越明显,接触宽度也会略微增大;在磨损过程中,接触状态会由线接触向面接触转化,压力分布的不对称性会逐渐减小,最终趋于对称分布.实验结果表明,数值预测值与实验值相一致.     

含沙水流中粒径对离心泵叶轮磨损特性影响的数值分析

采用雷诺时均N-S方程、RNG k-ε模型和相间耦合SIMPLE算法,以含沙水为介质,选用离散相模型和Finnie的塑性冲蚀磨损模型,运用冻结转子法,对一台200SH-9.3单级双吸离心泵内固液两相流动进行全三维数值模拟.获得不同粒径时叶片工作面、背面、轮缘内侧面及轮毂面磨损强度及固相体积分数的变化规律,并且对主要磨损部位的磨损深度进行预测.通过对比清水介质时泵外特性试验数据以及磨损试验数据与数值模拟结果,验证了数值计算方法的可靠性.结果表明:随着粒径的增大,叶片工作面、背面、轮缘内侧面和轮毂面的磨损强度增大;叶片工作面的主要磨损部位集中在进出口及靠近轮毂一侧,叶片背面主要磨损部位集中在进口及靠近轮毂一侧;叶轮主要磨损部位的磨损深度预测值与实际磨损结果基本一致.     

粒径对离心泵叶片摩擦和碰撞磨损强度的影响

采用雷诺时均N-S方程、RNGk-ε模型和SIMPLE算法,以含沙水为介质,基于代数滑移混合物模型(algebraic slip mixture model,ASME)对一台单级双吸式离心泵内固液两相流动进行全三维不可压缩定常流动数值模拟,其中转子与定子之间耦合方式采用"冻结转子法"实现.通过对比清水及含沙水介质时泵外特性试验数据与数值模拟结果,验证了数值计算方法的可靠性.对固相颗粒直径分别为0.019、0.036、0.076mm时叶片工作面和背面摩擦磨损强度和碰撞磨损强度进行预测.结果表明:在同一粒径时,从叶片进口至出口碰撞磨损强度逐渐增大,且工作面大于背面,摩擦磨损强度呈现先增大后减小,又逐渐增大的趋势;随着粒径的增大,叶片表面碰撞磨损强度和摩擦磨损强度逐渐增大,摩擦磨损强度沿着整个叶片均大于碰撞磨损强度.     

电潜泵叶轮冲蚀磨损的数值模拟及验证

针对同井采注水中电潜泵叶轮出现的冲蚀磨损问题,采用RNG k − e湍流模型和离散相模型,实现对冲蚀磨损的数值模拟。通过对不同粒径和转速条件下叶轮的冲蚀磨损进行分析,得到了冲蚀磨损规律和磨损机理。研究结果表明,叶片凹面中心是最严重的冲蚀磨损区域;转速和砂粒粒径增大都会加剧冲蚀磨损,逐步使冲蚀磨损较严重的区域由凹面中部的一点逐步扩展到整个凹面;0.07 mm 是冲蚀磨损迅速增强的临界点;数值模拟结果与验证结果吻合较好。因此,利用CFD 预测潜油电泵叶轮的冲蚀磨损是可行的。     

基于颗粒摩擦和碰撞模型的离心泵叶片磨损预测

采用雷诺时均N-S方程、RNGk-ε模型和SIMPLE算法,以含沙水为介质,基于代数滑移混合物模型(algebraic slip mixture model,ASME)对一台单级双吸式离心泵内固液两相流动进行全三维不可压缩定常流动数值模拟,其中转子与定子之间耦合方式采用"冻结转子法"实现.通过对比清水及含沙水介质时泵外特性试验数据与数值模拟结果,验证了数值计算方法的可靠性.基于颗粒摩擦和碰撞模型对固相体积分数分别为5%、10%、15%时叶片工作面和背面摩擦磨损强度和碰撞磨损强度进行预测,结果表明:在同一固相体积分数时,从叶片进口至出口碰撞磨损强度逐渐增大,且工作面大于背面,摩擦磨损强度呈现先增大后减小,又逐渐增大的趋势;随着固相体积分数增大,叶片表面碰撞磨损强度和摩擦磨损强度逐渐增大,摩擦磨损强度沿着整个叶片均大于碰撞磨损强度.     

基于混合磨损模型的模具轮廓优化设计

针对成形过程模具的磨损剧烈,模具寿命低的问题,采用混合磨损模型对模具轮廓进行优化设计。以轮毂锻造成形过程中上模芯磨损为例,对上模芯轮廓进行分析,确定待优化的3个设计参数。根据黏着磨损、磨粒磨损及氧化磨损这3个磨损模型建立新磨损计算模型,并通过有限元软件数值模拟获取模具轮廓各处的磨损,以等磨损量作为模具轮廓磨损均匀的评判标准。在此基础上,以有限元软件数值模拟数据作为训练样本,采用BP神经网络建立上模芯轮廓设计参数与模具等磨损量的非线性映射关系。最后,结合训练好的函数映射关系和遗传优化算法,对轮毂锻模的上模芯进行形状优化设计,反求出磨损最均匀状态下的上模芯设计参数。研究结果表明:优化后上模芯等磨损量比优化前减少了29.65%,且最大磨损下降了12.59%,上模芯磨损更均匀且最大磨损量更小。     

支持向量机的刀具磨损状态监测

为了监测刀具磨损状态,建立了一个基于功率传感器的刀具磨损状态监测系统.提出了一种基于主成分分析(PCA)与C-支持向量机(C-SVM)相结合的刀具磨损状态监测模型.通过功率传感器采集切削过程中的电流和功率信号,采用PCA对采集的参数进行特征提取,选择对刀具磨损状态影响最大的主成分作为C-SVM的输入样本,实现对刀具磨损状态的准确识别.通过数控车床切削实验表明,即使在较少的样本条件下,该方法仍然有效,并与反向传播(BP)神经网络进行了性能比较.     

水润滑推力滑动轴承的耐磨损可靠寿命研究

研究机械零件的耐磨损可靠寿命定量计算方法,方法 依据可靠性理论,导了了机械零件耐磨损可靠寿命计算的数学模型,并利用推力滑动轴承磨损测量２机进行了试验,测定了零件 磨损速度。结果根据测得的零件磨损速度值,利用建立的数学模型,提出了基于精密测量为基础的机械零件耐磨损可靠寿命计算的理论和方法。     

纳米晶体磁环对磨粒传感器灵敏度的影响

为了提高在线式磨粒监测传感器的监测灵敏度,设计了一种内置纳米晶体磁环的电磁式磨粒传感器.通过建立传感器内部磁场分布及输出感应电动势的数值模型,系统地研究了传感器感应线圈磁环和激励线圈磁环尺寸特征对磨粒监测灵敏度的影响规律.仿真及实验结果表明:纳米晶体磁环对传感器灵敏度具有显著影响.具体表现为:为激励线圈和感应线圈同时添加特定尺寸的磁环可使磨损颗粒引起的传感器输出感应电动势幅值增大4~7倍.该方法可大幅提高传感器对微小磨粒的监测能力,对大型机械设备的早期故障诊断和故障预警具有重要意义.      

基于热弹流混合润滑的内燃机滑动轴承零磨损

将零磨损的试验判据与多体动力学模型、热弹流润滑模型和微凸体接触模型相结合,建立了内燃机滑动轴承零磨损评价模型,并通过定义零磨损安全系数来预测轴承的零磨损可靠性同时将零磨损模型应用于某6缸柴油机主轴承设计.结果表明,采用所提出的方法能够预测轴瓦表面的零磨损安全系数的分布情况,为轴承零磨损设计提供理论依据.     

Wear Debris Identification Using Feature Extraction and Neural Network

IntroductionDuringtheoperationofmachinery ,weardebrisareproducedasaresultofcontactbetweenmovingsurfaces.Thecharacteristicsofweardebris (whichincludeshape ,size,concentration ,surface ,color ,etc .) provideimportantinformationabouttheconditionofmachinery ,in particularthestateofwear .However,thecurrenttechniquesforweardebrisanalysisareusuallytime consumingandcostlyduetotherequirementofanalyst sexpertiseto perform particleinspection ,morphologycharacterizationanddatainterpretation .Thus ,manytec…     

氧化锆陶瓷车削刀具磨损机理及理论模型

通过不同刀具几何参数的YG6刀具车削氧化锆实验,研究了工程陶瓷切削刀具体积磨损理论模型.从强度理论和刀具磨损材料迁移的本质出发,将刀具的二维磨损推广至三维磨损.基于黏着效应机制,研究了氧化锆陶瓷车削的刀具磨损机理.通过力学分析,采用逐层积分法,综合了刀具几何参数与后刀面磨损面积之间关系,建立了刀具体积磨损理论模型.验证实验结果表明,刀具体积磨损量随前角或后角的变大先减小后增大,随刀尖圆弧半径的变大而减小,刀具体积磨损的模型理论值与实验值趋势一致,平均相对误差为4%~15%,说明模型具有较高的可靠性.     

汽车零件磨损渐变可靠性分析

为研究车辆零件在磨损作用影响下的可靠性问题，将零件结构尺寸最大磨损量考虑到渐变可靠性模型中，得到随时间变化的可靠性状态方程的数学模型，并利用二阶矩和随机摄动法得出动态可靠性指标，进而获得零部件的渐变可靠性及灵敏度的定量分析结果.通过算例与蒙特卡洛相结合验证了该方法的有效性，拟合得到了零部件磨损渐变可靠性分布规律曲线和灵敏度曲线，很好地反映了零部件几何尺寸在磨损状态下危险截面的可靠性变化情况，为车辆零件的磨损渐变可靠性研究提供了理论参考.     

弹丸连续挤进过程中身管坡膛受力和磨损分析

为研究弹炮匹配设计中弹丸连续挤进身管过程中坡膛结构的受力规律和摩擦磨损规律,建立了精细化的身管坡膛结构有限元网格模型. 在弹炮耦合热力学有限元模型基础上,综合考虑了火药燃气温度和压力、弹带与坡膛之间摩擦因数的影响,并结合Archard磨损模型,通过数值计算的方法,获得了连续射击环境下,身管坡膛结构的受力规律和由于摩擦导致的磨损量. 研究表明:所建立的精细化身管坡膛有限元模型在反映坡膛摩擦磨损方面具有一定的可信度,同时表明弹带的结构对坡膛受力规律及受力大小有重要影响;单发或者连续射击环境下,膛线起始部阳线过渡处受力和磨损较为严重.      

基于模糊理论对液固两相流泵叶轮磨损可靠性的研究

针对泵叶轮磨损的常规判据和可靠性分析方法的不足,应用模糊数学理论,提出了泵叶轮磨损失效判据的模糊可靠性计算方法,并采用泵叶轮磨损算例证明此方法是适用的．研究结果表明,模糊可靠度计算方法较常规方法更为精确,它不仅反映了叶轮磨损程度和磨损失效现象的随机性,也反映了叶轮磨损失效判定的模糊性,实质上是在某种合理的程度上放宽了叶轮磨损失效判定的限度,从而可以达到延长泵的使用寿命,减少经济损失的目的     

柴油机燃油系故障的模糊诊断

为了定量检测柴油机燃油系3个精密偶件的状态、实现柴油机不解体故障诊断，研制了嵌入式电阻应变压力传感器；采用常规测试仪器，利用正交试验方法，测得不同磨损程度精密偶件的组合在工作中的压力波形；通过对燃油系供油压力变化过程、影响因素以及实测压力波形的分析，选取用于故障诊断的显著性特征参数；根据燃油系故障特点及其与特征参数的关系，采用模糊综合评判法和模式识别法作为诊断模型，并依据试验结果求得模糊关系矩阵。结果表明，利用模糊数学模型对柴油机燃油系故障进行诊断是可行的。