磁头表面结构对硬盘驱动器气膜润滑特性的影响

通过编制适用于纳米级气膜润滑的数值算法,对正压和负压两种类型的磁头结构进行了数值分析,探讨了磁头结构中各个部分对磁头/磁盘系统的影响,以期为磁头表面结构的优化设计提供理论依据.研究表明:对于正压型磁头结构,气膜承载力和最大压力的位置对系统特性有着重要的影响,可通过改变滑轨结构分布来减小这两项性能参数;对于负压型磁头结构,可以通过改变对负压产生明显影响的结构部分来增大负压力的区域,以此消弱正压力的作用;此外,在设计磁头结构时不能忽略气膜刚度的影响,大的气膜刚度对磁头飞行的稳定性起着重要的作用.     

高密度负压磁头磁盘系统的静力学仿真

对飞高为50nm的2种负压磁头的静特性进行了数值仿真,所采用的润滑模型中引入Fukui-Kaneko滑流修正模型考虑低飞高时气体稀薄效应的影响.数值求解采用控制体方法离散修正雷诺方程,离散后的方程用交替方向迭代法求解.由仿真结果可知,采用优化设计的方法设计磁头的形状和尺寸可以得到性能更优的负压磁头,同时还可以看到凹槽深度对气膜承载力影响明显,合理设计凹槽深度能够进一步提高系统的静力学特性.     

影响磁头超薄气膜飞行稳态特性因素的数值分析

利用有限差分原理对修正后的气体雷诺方程进行离散,并以剪切流为迭代主项求解获得了超薄气膜润滑轴承的压力分布.在此基础上,通过改变磁头初始工作条件,如气膜特征高度、初始俯仰角、磁盘旋转速度,分别计算得到了气膜轴承在稳态下的飞行特性参数,包括气浮力、气浮力转矩、最大气浮力、最小气浮力等.文中还详细分析了这些初始工作条件对稳态下磁头飞行特性参数的影响.计算结果表明:随着气膜特征高度的降低和初始俯仰角的减小,气体轴承刚度增大;气膜特征高度不变时转速变化对特性参数的影响与俯仰角不变时转速对特性参数的影响具有相同的变化趋势.     

分子间作用力对硬盘磁头承载力的影响

当硬盘驱动器的磁头飞高降至5nm以下时,磁头与磁盘间的分子间作用力不能忽略。以皮米磁头和飞米磁头为模型,模拟了分子间作用力对飞高低于5nm的磁头总承载力的影响。模拟结果表明,分子间作用力改变了飞高低于5nm的磁头承载特性。分子间吸引力使总承载力减小,甚至出现负值,以致使磁头失去承载能力。当飞高进一步降低时,分子间斥力的作用显现出来。由于分子间引力和斥力的作用范围不同,磁头有一段失去承载能力的临界飞高区间。磁头的尺寸因子不同,临界飞高区间也有差别。     

盘式磁带高速复制用铁氧体记录磁头的研制

文章按照磁头记录时所应满足的３个基本原则，确定了磁头的基本参数，在分析了高速复制用记录磁头的使用条件和要求之后，提出了高速复制用记录磁头所应有的磁路结构，研究制作的磁头性能符合使用要求，达到了国外同类磁的参数指标，文章最后讨论了磁芯材料性能和其它参数的变化对磁头性能的影响。     

中等粒度纳米金刚石用于磁头抛光的工艺

采用浮动块研磨抛光机,研究中等粒度纳米金刚石抛光液用于硬盘磁头抛光时其颗粒大小及其悬浮液的分散稳定性与磁头表面质量的关系,以及抛光各工序、运行参数与表面质量的关系.磁头表面质量采用原子力显微镜观测分析.通过对抛光过程运行参数的正交实验,对中等粒度纳米金刚石用于磁头抛光的工艺过程进行优化.实验结果表明:磁头表面粗糙度随着金刚石粒径的减小而减小,但二者并不呈线性关系;抛光液的分散稳定性比抛光液颗粒粒径更能影响表面划痕的深度;精研磨能有效去除表面划痕;而抛光能有效降低表面粗糙度,但其对划痕的消除不如精磨有效;各参数对表面粗糙度和划痕的影响程度不同,但是优化后参数取值相同.     

环形磁头输出再生波形的模拟分析

引用互易定律对环形磁头输出再生波形进行模拟分析，所得结果与实验一致。     

录音磁头在实用条件下的摩擦学性能

在实际使用条件下,研究了三种坡莫合金录音磁头的摩擦学性能。研究了磁头磨损参数随使用时间的变化规律,以及磁头不同铁芯和屏蔽罩材料对磁头摩擦学性能的影响,比较了不同磁带运行速度下磁头的磨损行为,并进行了磁头的磨损失效分析。结果表明,录音磁头表面磨损为不均匀磨损,随磨损时间延长不均匀磨损更严重;三种磁头因铁芯、屏蔽罩材料不同而具有不同的摩擦学性能,其中硬坡莫合金磁头耐磨性能最好;磁头磨损是由于从磁带上脱落的Ｆｅ２Ｏ３磁粉颗粒的微切削作用造成磁头表面划痕;磁头在磨损过程中表层有冷加工硬化现象。     

纳米高度工作磁头的稀薄区域与稀薄效应分析

利用考虑稀薄气体效应修正的Reynolds方程对飞高在10nm附近的负压磁头的稀薄区域进行了数值计算.根据计算结果对其所处的稀薄区域和稀薄效应对磁头飞行性能的影响进行了分析和讨论.分析结果表明:磁头工作在滑流区和过渡区,并随着速度增加明显向过渡区移动;稀薄气体效应最大处不是发生在飞高最薄的尾部,而是发生在飞高较薄、压力较低的边缘区;考虑稀薄效应对载荷和最大压力有所降低,而对最小压力的影响较小.     

高速复制机记录磁头磁路分析和计算

分析了高速复制机记录磁头磁路结构的特点，根据磁头漏磁通分布，提出了磁头磁阻计算的等效磁路。为了对磁头磁阻精确求解，对加工过程磁头芯材料中产生的磁性变质层用计算机进行了拟合；磁头磁阻的计算中，分别就磁芯材料的磁导率为实数和数的情况进行了讨论。     

混凝土简支斜交箱型梁桥受力特性分析

为了深入分析简支斜交箱型梁桥的力学性质,研究其空间受力特点,以斜交角度为30°的简支斜交箱梁桥为背景,基于梁格法,建立了直桥有限元模型和斜桥有限元模型,对比分析了直桥与斜桥的支座反力、变形和主梁内力。研究结果表明：斜桥锐角处的支反力小于直桥,钝角处的支反力远大于直桥;斜桥出现明显的平面转动现象,表现为桥面整体在支承边处钝角方向往锐角方向转动;斜桥边梁的最大扭矩是直桥的2.06倍,增加斜桥箱梁腹板厚度和加密受扭箍筋对其抗扭能力有较大的提升作用。本文研究成果可为简支斜交箱型梁桥的受力性能研究和同类工程设计提供参考。     

磁悬浮主被动飞轮和被动磁轴承轴向力设计分析

针对现有商业卫星用磁悬浮飞轮存在发射成本高、体积大、重量大、功耗大、结构复杂和控制难度大等缺陷,提出了采用三自由度自稳定被动磁轴承代替原有磁轴承方案的磁悬浮主被动飞轮。分别介绍了飞轮和被动磁轴承结构、工作原理;通过等效磁荷法对被动磁轴承轴向力和轴向力刚度进行了数学建模;采用数值分析法,对被动磁轴承不同高宽比和气隙宽度的轴向力—位移曲线进行分析比较,并基于工程实际,选用高宽比为2和气隙宽度为1mm的被动磁轴承模型;采用有限元法,对飞轮在仅轴向偏移、径向偏移扰动、径向扭转扰动和同时发生径向偏移扰动与径向扭转扰动四种工作状态下轴向力自稳定性进行了分析。研究结果表明,轴向自稳定性满足性能需求,该自稳定被动磁轴承为商业航天卫星的磁悬浮飞轮的性能提升与成本降低提供了新的思路。     

渐变截面型入料口夹角对旋流器流场及压降的影响

利用RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型,通过数值试验方法考察了渐变截面型入料口夹角对Φ50 mm水力旋流器流场及压降的影响.结果表明,增大入料口夹角,切向速度增加,致使分离效率提高;与此同时,轴向速度和溢流管底端的最大径向速度也随之相应增加,导致沉砂分流比略有降低、短路流量增加,但对湍流结构影响不明显;空气柱直径同样随着夹角的增加而增大,从而有效分选空间减小.旋流器内部的压力损失主要包括主分离区域的损失和入料口区域的损失;增大入料口夹角,总压降增加,导流能力增强,当夹角为20°时,导流性能最优,但能量利用率降低.     

新型混合径向磁轴承结构及其磁力特性

针对当前永磁偏置径向磁轴承的永磁磁路的磁通密度低,磁力小,缺乏自稳定的问题,提出一种应用于立式轴流泵的新型混合径向磁轴承结构.应用分子电流法及虚位移定理建立新型混合径向磁轴承承载力的非线性模型及其线性化方程,分析得出新型径向混合磁悬浮轴承在径向某个自由度上具有自稳定的特点,且永磁轴承可以减小系统总的位移负刚度.研究结果表明,采用Halbach阵列结构后,混合磁轴承气隙的磁通密得到很大提高.电流刚度和位移刚度与平衡点的初始电流及初始间隙密切相关,在平衡位置附近电流刚度和位移刚度呈线性变化,当气隙增大时仍保持较好的线性度,而当气隙减小时呈现一定的非线性特性.     

一般速度条件下球轴承工作特性分析

速度通过惯性力作用于轴承,对其内部工作特性影响很大.高速时滚动体与内外圈接触角不再相等,内圈接触角大于外圈接触角.接触载荷的变化情况与接触角变化不同,在一定的转速条件下,外圈接触载荷大于内圈接触载荷.由于内圈接触角随转速的增加而减小,导致轴承径向刚度随转速的增加而降低.转速越高,轴承的工作情况变化越大.     

二维弹性锥形血管模型的有限元分析及数值模拟

通过运用任意拉格朗日一欧拉方法（ALE方法）,能够对二维下的弹性条件下的锥形血管中的速度场和压力场进行分析．假设血管的锥度角为小锥度角,来获得血液在血管内流动的速度、压力分布,并与无锥度角的血管和刚性条件下的血管内的血液流动情况作比较．结论：血液在血管内的流动的速度分布和压力分布与血管的弹性性质无关,但和锥度角的大小有关系．锥度角越大,那么压力变化的幅值就越大,径向速度变化越显著,却又不会影响径向速度分布的最大值位置．     

考虑弹性支承和剪切变形影响的单跨斜梁温度次内力分析

在考虑端横梁弯曲和支座变形对斜主梁提供的弹性抗扭支承和竖向弹性支承以及斜主梁剪切变形的基础上,导出了考虑支承刚度以及剪切变形影响的单跨斜梁温度次内力的计算公式,并通过一个简单算例对公式进行了验证,分析了支承刚度、斜度以及剪切变形对斜主梁温度次内力的影响。研究结果表明,在一定范围内,端横梁抗弯刚度的变化会引起斜梁温度次内力的急剧变化;斜主梁的温度次内力可以通过改变端横梁的抗弯刚度进行有效的调整;当斜度等于0°时,剪切变形对次扭矩的影响达到最大,为10.6%。     

考虑轴颈偏斜时滑动轴承的动力特性

本文建立了同时考虑轴颈径向位移和歪斜时的滑动轴承动力学模型.对于这种模型,油膜力将扩展为四个广义力分量.文章将相应的动力系数矩阵分解为对称和反对称两部分并讨论其物理性质.然后,本文推导得出该模型的正交变换矩阵,在此基础上导得各向同性的动力系数矩阵表达式,并讨论了诸元素的物理意义.文章最后引入动力系数椭圆的概念以分析非对称动力系数矩阵的变换性质.     

跨介质弹体出水稳定性

研究弹头构型、发射角及弹射速度对弹体跨介质稳定性的影响机制,为多样化弹道跨介质兵器/飞行器的设计提供试验及理论支持.开展弹体跨介质出水试验及数值仿真,经瞬时图像集解析获取弹体跨介质偏转角变化量及运动轨迹,构建高精度气/水跨介质数值模型,揭示弹体穿越气/水界面过程中弹头构型、发射速度、发射角对弹体承载分布及跨介质稳定性的作用机制.研究结果表明,弹体气/水跨介质数值模型计算误差<5%;同一弹体跨介质出水稳定性随发射速度、发射角增大而提高;相同发射工况时,各弹头构型跨介质出水稳定性：圆弹头>90°锥形头>120°锥形头>平弹头;跨介质弹体表面液膜形态对称性越好、液膜面积变化量越小则有利于减少弹体跨介质径向载荷振幅,提升跨介质稳定性.     

混凝土握裹层径向压力对带肋钢筋黏结性能影响试验研究

对于带肋钢筋的黏结性能,钢筋横肋与混凝土之间的咬合力起控制作用.混凝土握裹层的径向压力是研究带肋钢筋横肋与混凝土之间相互作用的重要条件.通过拉拔黏结试验测量了劈裂破坏过程中混凝土握裹层作用在带肋钢筋上的径向压力.试验中,在钢筋内开槽布置两个微型荷载传感器测量混凝土握裹层的径向压力,通过对6个试件开展拉拔黏结试验测定了不同厚度混凝土握裹层的约束作用.试验发现,在试件劈裂破坏过程中,钢筋肋前有效角不断变小,黏结应力与混凝土握裹层的径向压力成正比;试件劈裂破坏时,钢筋肋前有效角与保护层厚度成反比,黏结应力沿锚固段的分布受到保护层厚度的影响:当保护层厚度适中时,黏结应力分布均匀.另外,试验测得的混凝土握裹层径向压力最大值与考虑裂缝黏聚力的厚壁圆筒理论模型预测值吻合较好.