基于ANSYS的推力球轴承的接触仿真

为提高推力球轴承设计过程的效率和准确性,采用有限元分析法对该问题进行研究,取轴承的1/13建立有限元模型, 忽略保持架、润滑的影响,选用高阶单元模拟边界曲线,上下两滚道采用扫描方式进行网格划分,滚动体采用自由网格划分,用有限元软件ANSYS对推力球轴承的接触面形状和尺寸、接触应力进行模拟计算.将所得结果与Hertz 接触理论推导公式的计算结果进行比较,除接触椭圆短半轴的误差较大外,其他主要尺寸的误差较小.通过有限元软件的模拟可以得到更多的传统的方法不能得到的重要数据,从而提高轴承的设计水平.     

联合载荷作用下高速角接触球轴承快速计算方法及接触角分析

针对现有球轴承模型的所含非线性方程组数目较多、模型计算效率较低的问题。在JonesHarris模型的基础上,选用轴承内部接触角为迭代变量,并对轴承内部局部平衡方程进行推导及化简,有效地减少了轴承模型中非线性方程组的个数(减少了2Z个非线性方程,Z为滚珠个数),从而大幅减少了模型的计算量。此外,接触角作为高速角接触球轴承最为重要的动态参数,在上述模型的基础上,分析了多种因素对轴承内部接触角的影响规律。研究结果表明,改进后的模型具有更高的求解效率,通过施加适当的力矩载荷可消除由于径向载荷所带来的接触角分布不均匀的负面影响。     

高速角接触球轴承变形和接触角的数值分析与求解

文章在Hertz接触理论的基础上,应用Harris滚动轴承分析理论,针对球轴承,分析了其内部变形、接触角及其求解方法;并以角接触球轴承为例,应用哈姆罗克Hertz接触的简化解,对角接触球轴承内部变形进行了数值分析与计算,以便于高速轴承和轴系的量化分析,为球轴承的设计计算以及主轴的设计提供了重要参数。     

球轴承接触载荷和变形的交互式界面设计

比较系统、完整的设计了滚动轴承接触应力及变形计算的交互式界面。基于MATLAB软件,以赫兹接触理论为基础,将径向载荷、中心轴向载荷、联合载荷下球轴承的接触载荷和变形的计算进行交互式界面设计。这样就可以把一些繁杂的计算过程、查表等工作用程序代替,简化求解过程;开发人机交互界面,操作上更加富有弹性、更富人性化,计算更加快捷、方便。为球轴承的设计、研究提供了便利。     

基于接触热阻模型的笔记本电脑散热性能分析与优化

为改善笔记本电脑表面温度高、热流密度大等问题,基于接触热阻理论建立了某笔记本电脑的数值分析模型,并对其内部温度场和气流场进行数值模拟,对散热结构进行优化.采用热成像仪、热电偶对其温度场和关键点温度进行实验验证.结果表明:原样机的进风口和热管设计不合理,不利于芯片散热.通过调整笔记本电脑进风口位置使其内部流场更加合理;改变热管布置解决了热量集中的问题,CPU的最高温度降低了6.0℃;优化散热肋片的尺寸,有效地提高了系统的散热能力.研究结果对笔记本电脑以及其他电子产品的散热设计有很好的参考价值.     

高压下碳纳米管阵列与金属接触热阻研究

碳纳米管具有很高的轴向热导率,近年来基于碳纳米管阵列的热界面材料得到了广泛的关注.但碳纳米管阵列与金属间的接触热阻较大,通常在10mm~2·K/W以上,限制了其实际应用.目前通过化学成键等方法可将其界面热阻降至0.6mm~2·K/W,但这些方法都需要牺牲碳纳米管耐高温的特点.为保证其耐高温特性,通过施加压力的方法降低了碳纳米管阵列与金属间的接触热阻.对于高度为800μm的碳纳米管阵列,当压力为1.49 MPa时,测量得到的碳纳米管阵列-Au界面接触热阻为1.90~3.51mm~2·K/W,接近化学成键法的结果并且远小于小压力作用下的热阻,这一结果为进一步减小碳纳米管的接触热阻提供了新的思路.     

线性导热条件下同心圆弧表面间接触热阻的温度效应

从接触热的基本概念出发,在同心复合圆筒体平面应力的条件下,分析了稳定态线性热传导对接触热阻的影响,建立了总温差与克因次接触压力和无因次接触热阻的关系,并计算分析了复合圆筒体的组成材料、配合程度和表面粗糙程度对无因次接触热阻的影响,所提出的理论分析方法及计算结果,对同类情况下工业热接触的数学模化和数值拟具有一定的参考价值。     

温度及加载压力对低温下固-固接触热阻的影响

利用激光光热法,以铜-不锈钢为研究对象,在温度为70～290K和加载压力0.23～0.68MPa范围内进行了实验,并对测试数据进行了分析.实验结果表明:在一定加载压力下,随温度升高,接触界面热阻不断减小,而且在温度为70～100K内的变化要较100～290K剧烈;随着压力增大,接触热阻也有所减小,但变化不大.利用实验数据进行回归分析,建立接触热阻与温度和压力之间的回归模型,其相对误差小于10%,回归模型和回归系数具有较好的显著性.     

角接触球轴承热特性分析及试验

为了预测并控制轴承运转过程中热态特性对进给系统精度的影响,基于球轴承拟静力学和摩擦生热理论,计算了包括自旋摩擦力矩在内的摩擦生热,分析了热传递方式,并建立了热传递模型和一种考虑接触热阻的球轴承组件有限元热结构模型。采用有限元法仿真轴承组件稳态温度场,搭建试验台测试了不同转速和载荷下轴承的稳态温度分布及轴向热位移。结果表明:转速和轴向载荷对轴承温升及轴向热位移影响较大,其中温升在10℃以内时,轴向热位移与温度线性关系明显;在温度场中,滚珠温度最高,内圈温度次之,外圈温度最低;仿真结果与测试结果相对误差在7%以内,可有效预测轴承在不同工况下的稳态温度场及轴向热位移。     

考虑热探针接触热阻的热物性测量方法研究

提出了基于考虑接触热阻的热探针导热微分方程的精确解,利用蒙特卡罗反演和分层修正的热探针热物性测量方法,可以同时测量热导率、比热容等热物性参数.利用该方法,对一些液体和固体材料的热导率进行了测量,并与其他测量方法的结果进行了分析与比较.结果表明,采用该方法所得热导率具有较高的精度,平均测量误差约为1.1%;进而针对比热容反演精度较低的问题,论文采用分层修正方法后,比热容的平均测量误差可达到2.6%,精度有了较大提高.对测量结果进行比较发现,接触热阻对固体热导率影响较大,对液体热导率的影响可以忽略;接触热阻对比热容的测量结果的影响不大.     

角接触陶瓷球轴承弹流润滑状态分析

基于点接触弹流润滑理论,建立角接触陶瓷球轴承弹流润滑的数学模型,采用多重网格法分析油气润滑条件下内部接触区的润滑状态,得到角接触陶瓷球轴承的点接触弹流润滑完全数值解.分析结果表明:由于颈缩的存在,在相应的位置上将出现二次压力峰;在二次压力峰处,油膜开始收缩,形成出口区的颈缩现象;随着转速的增大,外圈油膜最大压力连续增大,内圈油膜最大压力变化不明显,内、外圈最小油膜厚度随转速增大而增大;轴承载荷影响主要表现在压力分布上,随着载荷逐渐增大,内圈接触区油膜最大压力变大.     

预紧对高速角接触球轴承动态刚度的影响

以滚动轴承动力学和沟道控制理论为基础,建立考虑预紧的高速角接触球轴承动力学模型.依据赫兹接触理论,给出考虑预紧的轴承径向刚度、轴向刚度和角刚度计算表达式.以7012/CD轴承为例,分析预紧对高速角接触球轴承动态刚度的影响.分析结果表明,定位预紧下轴承的径向刚度随转速的增大而增大,而轴向刚度和角刚度随转速的增大,先增大后减小;定压预紧下,轴承径向刚度受转速影响较小,而轴向刚度和角刚度随转速增大急剧下降.当轴承转速较高时,采用定位预紧较定压预紧可获得更高的刚度.     

预紧对高速角接触球轴承疲劳寿命的影响

基于Hertz弹性接触理论、滚动轴承动力学和L-P寿命理论,建立角接触球轴承的动力学方程,采用Newton-Raphson迭代法进行求解.分析预紧力对角接触球轴承疲劳寿命的影响,结果表明:当外界条件一定时,定压预紧轴承疲劳寿命明显比定位预紧轴承疲劳寿命长,轴承内圈疲劳寿命比外圈疲劳寿命长;轴承疲劳寿命随着预紧力、转速的提高而减小,在定压预紧下轴承的疲劳寿命受预紧力的影响较大.     

计入粗糙度的深沟球轴承弹塑性接触性能分析

为揭示表面粗糙度对深沟球轴承弹塑性接触性能的影响,根据该轴承的载荷分布,把滚动体与内滚道接触转变为二次型函数极值问题,并建立考虑表面粗糙度的该轴承弹塑性接触模型,运用半解析法对该模型进行求解,获得了计入表面粗糙度影响的深沟球轴承弹塑性接触性能。数值结果表明:表面粗糙度会使内滚道宽度方向两端处的局部压力减小,同时使内滚道接触压力、von Mises应力、残余应力和残余变形的幅值较光滑情况时增大;同时表面粗糙度导致深沟球轴承中内滚道接触压力和残余变形分布发生波动,易使内滚道次表面产生应力集中,进而影响轴承整体使用寿命。     

装配对角接触球轴承接触特性影响分析

为了探索角接触球轴承装配过盈和轴向预紧对接触特性的影响及规律,基于赫兹接触理论及假设条件建立球轴承接触角、接触尺寸和接触应力的理论计算模型,以7206C型角接触球为对象构建有限元装配接触模型,确定配合过盈量和预紧量的加载及约束方案。通过有限元解析和理论计算获得装配体中角接触球轴承的接触区域形状、接触应力和接触角数值。结果表明:配合过盈使接触区域成圆形分布,且接触应力低、接触角略小于初值;轴向预紧使接触区扩大成扁长椭圆状且接触应力较高、接触角明显大于初值;综合装配预紧使接触形状、接触应力和接触角趋于稳定,轴承支承刚度提高。     

竖向荷载作用下墙梁计算方法浅析

介绍了墙梁的应用、地位以及目前比较典型的几种设计方法,并着重对竖向荷载作用下墙梁计算方法的研究进行了对比分析.     

双列深沟球轴承刚柔耦合多体接触建模与振动特性研究

在研究双列深沟球轴承各组件之间动力学关系的基础上,基于弹性流体动力润滑理论和赫兹接触理论,利用多体动力学分析软件ADAMS,结合有限元分析软件ANSYS柔性化处理,建立了双列深沟球轴承刚柔耦合多体接触动力学仿真模型.综合赫兹接触刚度和润滑接触刚度的影响得到双列深沟球轴承等效刚度.分析了不同荷载、转速、油膜厚度对双列深沟球轴承振动特性的影响,结果表明,合适的荷载可抑制双列深沟球轴承振动;转速的增加可加剧振动;随着油膜厚度的增大,振动先减小后增大.研究结果为双列深沟球轴承结构优化设计、减振降噪和运行状态监测提供了参考依据.     

CPL蒸发器多孔芯传热传质特性的数值模拟

对不同热流密度下CPL蒸发器多孔芯内相变工质的流动与传热特性进行了数值计算研究．计算所采用的是加入了非饱和传热传质段的三层数学模型．计算结果表明,多孔芯内液相含量的变化十分明显,为将多孔芯的汽液相变区处理为非饱和多孔区提供了充分依据．当热流密度增加时,非饱和区域的厚度开始变薄,且在热流增大到一定程度后,干饱和区域的出现对整个多孔芯的传热传质产生了较大影响．