液压缸活塞微织构化表面动压润滑性能理论研究

为研究液压缸活塞微织构化表面的动压润滑性能,在液压缸活塞表面加工开口形状为圆形、椭圆形、正方形、正六边形的微织构,利用雷诺方程对活塞表面与液压缸缸筒内圆之间的流场进行数学建模,并采用MATLAB软件进行仿真计算,研究微织构开口形状、活塞运动速度及微织构深径比对活塞表面动压润滑性能的影响。结果表明,在活塞表面加工4种不同开口形状的微织构均可改善活塞表面的动压润滑性能,其中椭圆形微织构的改善效果略差;随着活塞运动速度的提高,不同形貌微织构表面的摩擦因数均增大,活塞表面动压润滑性能变差;圆形微织构的深径比为0.009时,活塞表面的动压润滑性能较佳。     

螺旋槽干气密封稳态微尺度流动场的动压计算

从N-S方程出发,推导了螺旋槽内稳态微尺度流动场的非线性雷诺方程.应用PH线性化方法,将非线性偏微分方程转化为线性偏微分方程,引入复函数将复常数偏微分方程变为两个线性实常数微分方程组,并采用小参数迭代法进行求解,近似求得了螺旋槽内气体动压分布的解析解.与相应的实验数据对比,计算结果和实验结果基本符合,为有类似几何参数的干气密封的优化设计提供了参考.     

多尺度表面织构流体润滑问题的快速求解方法

为解决传统数值方法在求解多尺度织构流体润滑问题时计算速度慢、效率低、规模受限等问题,提出了有限细胞算法.针对简单的织构模型,通过对比有限元、流体力学和细胞算法的计算结果,验证了算法计算结果的准确性.通过对比不同计算规模下有限元和细胞算法的数值试验结果,发现新算法的计算速度和计算规模都有显著提升.对于大规模多尺度的织构模型,使用细胞算法进行求解,发现新算法的计算时间与网格数目成线性关系,表明细胞算法对于大规模织构问题具有良好的快速求解能力,并且为工程中类似的多尺度问题提供了具体的解决思路.     

实尺度船舶阻力计算及尺度效应研究

以DTMB5415船舶为研究对象,进行了多种尺度、多种工况及多种船体壁面条件下的阻力性能求解,对船体形状因子、兴波阻力及摩擦阻力的尺度效应问题进行了分析,阐述了多种实船阻力性能预报方法存在差异的原因.结果表明:船舶形状因子、兴波阻力都存在明显的尺度效应,模型尺度和实尺度下的差值可达6.5％和11.5％,这是造成外推方法...     

微小尺度流动应力波动尺度效应

通过对常温下具有不同晶粒直径的微型铜圆柱体进行镦粗实验,研究了微小尺度下流动应力波动尺度效应现象.结果表明,在应变量相同条件下,流动应力波动幅度随晶粒尺寸的增大而线性增大;在晶粒尺寸相同条件下,流动应力波动幅度随应变量的增大而增大.基于晶体塑性理论及数理统计理论,建立了流动应力波动幅度与晶粒尺寸和坯料几何尺寸间的关系.     

柱面螺旋槽干气密封微尺度流场数值模拟

针对极端工况下的流体机械动密封问题,提出了新型的柱面螺旋槽干气密封.基于柱面微间隙气膜的结构特性,首先用Solidworks建模软件和Workbench的DM模块联合建立了柱面螺旋槽微尺度气膜模型,其次用专业网格划分软件ICEM CFD独有的block映射技术划分高质量的计算域网格,最后通过CFD流场仿真软件Fluent对微间隙的三维流场进行数值模拟计算,并通过改变工况操作参数,得到相应的泄漏量和浮升力.计算结果表明:在偏心率为0.5时,随着转子的转动,气膜压力升高0.218 MPa,气膜最薄区域的槽根部为压力最大值;流速在气膜最厚区域出现最大值,整体流速与压力呈现反比例分布;对比分析无偏心结构气膜模型,发现没有压力升高现象;浮升力和泄漏量都随转速和压差的增大而增大,对比发现压差对浮升力和泄漏量的影响更大.     

单晶硅微尺度侧磨表面质量影响因素试验研究

为了获得具有较好表面质量的典型硬脆材料单晶硅微结构,采用微尺度磨削技术,利用直径为0.9 mm的微磨棒沿单晶硅(100)晶面进行磨削.首先通过三因素五水平的正交试验分析出影响单晶硅微尺度磨削表面粗糙度的主次因素;其次优化出获得较小表面粗糙度的单晶硅微尺度磨削工艺;最后通过单因素试验研究单晶硅微磨削表面粗糙度(Ra)随工艺参数的变化规律.结果表明:在沿单晶硅(100)晶面的微磨削过程(20 000 r/min≤v_s≤60 000 r/min,20μm/s≤v_w≤170μm/s和3μm≤a_p≤15μm)中,主轴转速对R_a影响最大;当主轴转速(v_s)为50 000 r/min、进给速度(v_w)为20μm/s、磨削深度(a_p)为3μm时,R_a最小;R_a随vs的增大基本呈减小趋势,但v_s过大时机床主轴出现振动,R_a出现增大趋势.R_a随v_w和a_p的增大而增大.     

中国科协青年科学家论坛举行 探讨材料力学行为与微尺度效应

10月18日至19日，中国科协青年科学家论坛第108次活动在我校举行．围绕材料力学行为与微尺度效应，业内专家和青年学者进行了探讨．     

考虑尺度效应具损伤微板的坍塌特性分析

基于Kirchhoff板理论和修正偶应力理论,研究具损伤弹性微板的坍塌特性,推导了微板的动力学方程并采用伽辽金法进行求解,分析了损伤变量、特征尺度参数、微板与固定电极之间的距离和边缘场对坍塌电压的影响.为了验证模型的合理性,将本文所得结果与文献结果进行了对比.数值结果表明:结构损伤会减小坍塌电压;而尺度效应会增大坍塌电压;微板与固定电极之间的距离越大,坍塌电压也越大;边缘场的存在对坍塌电压有微弱的影响.本文所得结论对微机电系统微板结构的设计和应用提供一定的理论指导.     

表面粗糙度对微尺度火焰淬熄的影响

在对不锈钢片、铝片、单晶硅以及氧化锆板等材料表面上进行化学和物理的处理,形成不同的表面粗燥度.使用这些不同表面粗糙度的平板制作缝隙燃烧室壁面.在缝隙燃烧器的两个平行板之间.使用预混甲烷/空气火焰进行燃烧实验,考察在微小空间里,表面粗糙度对火焰淬熄的影响.结果显示表面粗糙度的增加,火焰淬熄距离变小,有利于微尺度燃烧器的稳...     

机械密封混合摩擦微极流体弹性润滑的数值模拟

将弹性微极流体润滑理论应用于机械密封混合摩擦的研究,建立力学模型.考虑流体的可压缩性,构建混合摩擦的数学模型,利用有限差分法进行数值求解,获得机械密封性能参数值,为优化设计奠定理论基础.     

化工高压设备静压干气密封特性研究

干气密封最突出的优点是可以在密封端面间建立刚度较高的气膜,在密封受到外界干扰时可以自动调节端面间隙,自动补偿干扰所造成的偏差,使密封面保持长期稳定的非接触状态。因为不接触,所以带来一系列的好处,如无磨损、能耗低、维修少、寿命长,再加上高精度的加工、静力和动力学的技术校订最佳工况点等等,就使泄漏量极低甚至可以忽略不计,和普通的机械密封相比省去一套昂贵的密封油系统,避免了工艺气体和密封油的互相污染。     

高温变形尺度效应及其微观结构

通过在200℃恒载荷的高温变形实验,对厚度（t）为10～200μm的铝箔的应变速率与厚度的变化规律进行了研究.在t≥50μm时,随厚度的降低,变形速率增加,而在t〈50μm时随厚度的降低,变形速率降低.根据实验结果,在t≥50μm时应变速率与厚度的关系符合幂率关系,其中的指数（α）大约在1～2之间,α依存于应力和晶粒大小.在t〈50μm时应变速率与厚度的关系则受到晶粒减小和织构增强的强烈影响.对高温变形机制的考察表明,其变形受晶界滑移控制.在变形微观结构的观察中找到了晶界滑移的证据.     

压铸铝合金用铣刀表面微织构及切削特性研究

针对压铸铝合金在切削力影响下加工精度低、表面质量不高等问题,提出在铣刀前刀面加工沟槽和V型阵列表面微织构的方法.通过三向力传感器监测并分析铣削过程中的铣削力变化情况,重点分析y向铣削力(F_y)频谱特性.将采集到的F_y进行快速傅里叶变换,得到3种不同铣刀F_y的频谱分析图,利用表面形貌和表面粗糙度评价表面微织构铣刀的铣削性能.结果表明:相较于普通铣刀在x、y和z方向的铣削力均值,沟槽阵列表面微织构铣刀的均值分别降低了3.8%、0.29%和11.7%,V型阵列表面微织构铣刀的均值分别降低了8.5%、14.3%和12.4%;在6倍主轴频率处的F_y高频幅值的大小关系为普通铣刀沟槽阵列铣刀V型阵列铣刀;采用微织构铣刀加工的表面,其表面粗糙度比普通铣刀的小,且V型阵列铣刀加工工件的表面质量最好.研究结果将为压铸铝合金精密铣削提供理论依据.     

金属微塑性成形中的尺度效应及其数值模拟技术

介绍了金属微塑性成形过程中的两类尺度效应,即"越小越弱"和"越小越强",探讨了产生不同尺度效应的原因;介绍了能够反映尺度效应的物理模型及相应的数值模拟技术,指出了各类模型和数值技术面临的困难,预测了该研究领域的发展方向。     

氧化锆陶瓷微尺度磨削表面质量试验研究

为提高氧化锆陶瓷零件微细加工过程中的加工表面质量,改善氧化锆陶瓷零件的使用寿命,采用0.9 mm磨头直径、500#磨粒的微磨棒对氧化锆陶瓷进行微尺度磨削三因素五水平正交试验.首先通过极差和方差分析,研究了磨削参数影响氧化锆陶瓷表面质量主次因素;其次优化出获得较低表面粗糙度值的工艺参数组合;最后通过单因素试验研究氧化锆陶瓷磨削表面粗糙度随磨削参数的变化规律.结果表明,磨削参数对表面粗糙度影响顺序依次为:磨削深度、进给速度、主轴转速;当主轴转速v_s=40 000 r/min,进给速度v_w=20μm/s,磨削深度a_p=3μm时,表面粗糙度最小;表面粗糙度随主轴转速增大呈先下降后上升的趋势,随进给速度和磨削深度的增大而增大.     

静电激励微简支梁吸合电压的尺度效应分析

应用修正的偶应力理论及变分原理推导带有von-Karman非线性的微简支梁的运动方程及相应的边界条件,并分析梁的宽度、高度、长度和极板间距对吸合电压的影响以及相应的尺度效应变化规律.     

表面织构化改善摩擦学性能研究综述

表面织构技术已得到国内外科研人员的广泛关注.理论研究和工程实践表明,表面织构化可以显著改善接触表面的摩擦学性能,从表面织构的减摩机理和应用2个方面对织构化提高表面摩擦学性能的研究进展进行了综述,并对其发展趋势进行展望和预测.     

不同比例尺流域土壤侵蚀评估及其尺度效应研究

选择1∶20万、1∶5万和1∶1万3种比例尺,以最小图斑为研究单元,利用土壤侵蚀快速评估法对黄河流域中纸坊沟小流域的土壤侵蚀强度等级进行评估,研究不同比例尺下土壤侵蚀评估结果的尺度效应,即土壤侵蚀强度等级分布的均质性特征以及结果所含信息量大小随比例尺改变的变化规律,以及不同环境因子(如地形、植被、土壤等)的比例尺改变对土壤侵蚀评估产生的影响.研究表明,纸坊沟流域不同比例尺下的评估结果中,面积分布最广的均为中度侵蚀,当比例尺由1∶20万变为1∶1万,评估结果的最小图斑数由3个增加到898个,土壤侵蚀强度等级分布特征指数由1.04增加为2.42,土壤侵蚀强度不同等级之间面积分配的均匀性趋于增加,评估结果所包含的信息量也越多.为了量化因单一环境因子比例尺改变对土壤侵蚀评估产生的影响,本文在保持1∶1万比例尺权重和其它环境因子不变的情况下,仅依次替换1∶5万和1∶20万下的DEM、土壤类型以及土地利用数据,再次对1∶1万比例尺下的纸坊沟流域进行土壤侵蚀快速评估,通过对比前后评估结果,发现侵蚀评估结果因地形因子数据比例尺的改变所产生的误差增幅最大,地形因子对纸坊沟流域土壤侵蚀评估的影响最明显.     

迷宫密封气流激振效应对转子振动响应影响的实验研究

用PL30 2双通道数据采集器及频谱分析仪测试了高速转子在升、降速过程中对迷宫密封中气流激振效应的亚异步自激振动响应 ,得到了振动响应的三维频谱图。实验结果声明 ,迷宫密封气流激振对高速转子振动响应有影响 ,迷宫密封结构参数对转子稳定性有影响。迷宫密封气流激振引起的转子亚异步自激振动有一个转速门槛值 ,这种振动一旦发生 ,其振幅随转速的升高而增大 ,而振动频率维持不变。迷宫密封气流激振引起的亚异步自激振动和油膜涡动有显著的不同 ,可以用测试转子振动三维频谱图的方法来诊断高速转子的复杂故障