空心轴过盈配合的微动接触分析

以承受旋转弯曲载荷下的空心轴和轴套过盈装配体为研究对象,应用有限元法建立了接触模型,分别计算了不同过盈量、不同载荷、不同空心度和不同摩擦系数下,接触面上某一接触线的接触状态(黏着区、滑移区、张开区)和应力分布情况.引入修正系数对接触状态的判定公式进行了修正,并研究了各参数对修正系数的影响.结果发现:黏/滑交界点和滑/开交界点附近易产生微动裂纹;随着弯曲载荷的增大,接触面上的滑移区间大小不变,但其分布位置逐渐向接触中心移动;过盈量越大,接触面间发生磨损区间越小;轴的空心度不影响黏着区的大小,但控制着滑/开交界点位置;摩擦系数对法向接触应力值的影响较小,但切向应力值却随其增大而增大.     

螺杆钻具用推力空心圆锥滚子轴承的设计与分析

针对螺杆钻具中较易发生失效的推力轴承组设计一种推力空心圆锥滚子轴承组结构。建立该轴承的有限元计算模型,确定合理的滚子空心结构,得到一种深穴空心圆锥滚子结构。研究空心度和轴向载荷对轴承力学性能的影响。结果表明:圆锥滚子宜采用等比空心结构,空心滚子端部存在应力集中现象;空心度越大,滚子内壁上和沿轴向的等效应力分布越不均匀,当空心度小于65%时,滚子的等效应力变化较小;轴向载荷越大,滚子两端的应力集中现象越严重。随着深穴深度和直径增大,滚子端部的应力逐渐减小,而中间部位的应力逐渐增大,此深穴结构可以有效地改善其端部的"边缘效应",避免轴承组过早发生疲劳失效。     

粗糙表面在滑动过程中的摩擦生热研究

为研究粗糙表面在滑动摩擦过程中的热动力学问题,基于G –W（Greenwood –Williamson）模型,建立了一个
含球形微凸体粗糙表面与理想平面的滑动接触模型。使用有限元法对该模型的滑动摩擦过程进行了热机耦合计算,
并研究了相对滑动速度、初始压入量和摩擦因数对粗糙体温升、等效应力和接触应力的影响。结果表明,粗糙体表面
温度变化历程可分为急剧增长和缓慢增长两个阶段;微凸体上出现局部高温区,且其高应力区偏向滑移方向一侧;相
对运动速度越高,温度历程第一个阶段对应的位移量就越大;不同初始压入量下,温度历程第一阶段的持续时间基本
为0.05 ms;粗糙体的最大等效应力和接触应力均随着压入量和摩擦因数的增大而增大。     

常规螺杆钻具定子衬套的热力耦合分析

基于传热学原理,采用有限元法分析橡胶衬套的热力耦合效应,讨论衬套温升的物理机理.分析衬套的温度场分布特点及热应力应变规律;研究橡胶硬度、泊松比以及静压、转子转速、地层温度、压差对衬套温升的影响.研究结果表明:均匀温度场的温升越高,衬套的热应力和变形就越大;衬套的非均匀温度场呈椭圆形分布,温度梯度较大;衬套的温升、最大热应力及变形量随着橡胶硬度、泊松比、地层温度的增大而减小,随静压、压差的增大而增大.通过与现场失效实例对比,验证了分析结果的正确性和可靠性.