扭动微动温度场数值分析

为探讨摩擦热对扭动微动的影响,进而深入了解扭动微动磨损损伤机理,基于有限元方法,开展扭动微动接触表面及次表面温升行为研究。通过分析不同法向荷载和微动频率下的表面及次表面温升得出:接触表面及次表面均有明显温升分布;且法向荷载和微动频率对表面温升有重要影响;表面温升主要由摩擦生热控制,同时也与热传导有关,而次表面温升主要由热传导控制。     

井眼倾斜角和倾斜方位对裸眼完井地层出砂的影响

结合等效塑性应变准则定量地研究了井眼倾斜角和倾斜方位对裸眼完井砂岩油藏出砂的影响。计算结果表明,在一定的应力和地层条件下,井斜角在0~45°时,随着井斜角的增加,井壁内的塑性应变最大值和塑性区范围都不断增加,出砂的趋势增大;当井斜角在45°~90°时,随着井斜角的增加,井眼内最大塑性应变逐渐减小,出砂趋势减小。井斜角相同,但井眼倾斜方位不同的井,井壁内产生塑性变形的区域不同,塑性变形的程度也不同,从防砂的角度,井眼,尤其水平井眼应该沿原地最小水平主应力方向,或尽可能靠近最小主应力方向。     

考虑摩擦生热的扭动微动热力耦合数值分析

摩擦产生的表面温升和热传导,是微动接触中导致接触材料磨损损伤的重要因素,但摩擦生热引起的温升对扭动微动磨损的影响机制尚未揭示。本文基于摩擦耗散能建立了扭动微动磨损的热力耦合数值模型,将退化后的模型数值结果与Johnson解析解进行了对比,验证了模型的正确性。在此基础上,本文对接触表面的Von Mises应力分布、温升与塑性变形进行了预测和讨论,并对表面塑性变形与温升之间的关系进行了分析。结果表明：在完全滑移状态下,接触表面有明显的温升,发生了较大的塑性变形;且随着温度升高,表面塑性变形显著增加。因此,在扭动微动中,摩擦产生的温升会显著扩大接触表面的塑性变形,致使材料在完全滑移状态下发生严重磨损。     

多点接触粘滑驱动微动平台复合运动模型构建

为了精确模拟基于多点接触粘滑驱动原理的微动平台动态微位移输出，验证粘滑驱动原理在微动平台应用的可行性，课题组基于4稳态电磁执行器的粘滑驱动微动平台，建立了一种复合动态模型。该动态模型包含4个子动态模型,即磁力计算模型、LuGre摩擦模型、碰撞反弹模型和质心偏移模型；课题组在此基础上搭建了实验平台，研究了不同驱动电流对微动平台动态输出位移影响。结果表明：复合动态模型模拟动态位移输出与实验输出趋势基本一致，验证了所提出和建立的复合动态模型的有效性。     

从传统到现代：孝道变迁与重构

通过自制四连杆加载装置,对HRC150型齿式橡胶弹性联轴器进行周期扭转振动实验,得到不同频率和不同幅值下的滞回曲线,发现联轴器具有硬弹簧特性,非线性恢复力矩的刚度系数和阻尼力矩的阻尼系数均与振幅、频率有关。其次,采用迹法模型建立其非线性恢复力矩和阻尼力矩的数学模型,并对模型参数进行拟合识别;最后,为验证模型的正确性,将模型滞回曲线与实验滞回曲线进行对比,发现模型能够很好地反映系统的位移振幅及非线性刚度特性,但是不能较好地反映阻尼特性。     

充电倍率对高功率型磷酸铁锂动力电池循环寿命影响的研究

以高功率型磷酸铁锂动力电池为研究对象,通过开展不同充电倍率的循环寿命试验,验证充电倍率对动力电池循环寿命的影响。通过汇总分析动力电池放电直流内阻、放电功率和放电容量等性能表征参数的变化规律,建立不同充电倍率下动力电池的寿命模型。研究结果表明:样品的放电直流内阻随着循环次数的增加不断增大,充电倍率对增长率和增长幅值均有影响;样品的放电功率随着循环次数的增加不断衰减,充电倍率对衰减率和衰减幅值均有影响;样品的放电容量随循环次数的增加呈明显的二次多项式的衰减趋势,符合公式y=a+bx+cx2。最后,以放电容量为寿命表征参数,构建了不同充电倍率和循环次数的寿命模型。     

ASP三元复合体系宏观流变特征研究

利用HAAKE RV-100旋转流变仪和TR-1加压式毛管粘度计,在10^-1s^-1~10⁴s^-1的剪切速率范围内,测定了不同配方的三元复合体系的流变特性。流变数据处理结果认为,三元复合体系流变性可用Carreau模型来描述。研究结果显示,在所研究的条件下(碱浓度0.5%~1.5%、聚合物浓度800 mg/L~1200 mg/L、表面活性剂浓度800~1200 mg/L),三元复合体系表现出类似于聚合物溶液的流变特征,在低剪切速率和高剪切速率下,体系表现出牛顿流体特征;在中等剪切速率下,呈现剪切变稀的流变特性。随着碱、表面活性剂浓度的增加,三元复合体系的零剪切粘度下降,剪切变稀性能减弱。     

单框架控制力矩陀螺受力特性分析

单框架控制力矩陀螺因其优异的姿态控制性能被用于两轮平衡车的姿态控制,由于控制力矩陀螺长时间工作于转子高转速、框架高动态环境下,其结构容易发生破坏,导致装置失效。为了确定控制力矩陀螺结构薄弱点及其受力规律,确保转子系统可靠运行,利用ABAQUS有限元分析软件,分别建立了某车载单框架控制力矩陀螺转子和整体有限元模型,分析不同目标参数下其稳态特性和动态特性。结果表明,转子系统的薄弱部位在转子轴根部和框架轴轴承安装处,转子轴和框架轴薄弱处所受应力会随转速增大而增大,当达到7 000 r/min时会有超过许可应力值的危险;随着框架转动,转子轴主应力先增加,随后保持不变,框架轴主应力随框架转角的增加而增加,当达到4 rad/s时,框架轴和转子轴均接近许可应力,有断裂风险。最后,基于分析结果及车载控制力矩陀螺的性能要求,给出转子转速和框架转速安全运行范围,为后续控制力矩陀螺自适应控制的实现提供参考。     

球型支座转动机构研究及设计

针对球型支座在转动时,侧面滑动副由面接触变为线接触,易带来摩擦副表面破坏的问题,为横向活动支座增加了转动机构,该转动机构主要是在上、下支座板之间设置转动块,转动块一侧固定滑动材料与上支座板对摩,实现支座的横向位移,另一侧与下支座板的圆弧凸缘接触,实现支座的转角要求。该转动机构不仅避免了支座有转角时摩擦副的破坏,同时也满足支座的位移和转角要求。通过对支座运动及受力状态的分析,找出了转动机构的受力最不利状态,并对此状态下的上支座板挡块、滑板及接触凸缘进行了应力计算,计算结果均满足设计要求。     

硫化天然橡胶疲劳应变结晶性能研究

本文通过对硫化天然橡胶疲劳试件傅立叶变换红外光谱分析发现:随着应变幅值的增加,无论载荷是单轴还是多轴状态下,橡胶材料结晶含量随着载荷幅值的增加而增加。     

中国典型煤种煤焦水蒸气气化反应特性研究

研究了5种典型煤种在1 100～1 400 ℃范围内的煤焦水蒸气气化反应特性,并利用未反应碳缩合模型进行数值模拟.实验与计算结果表明,在煤焦水蒸气气化反应过程中,随着温度的升高,气化反应控制步骤逐渐由化学反应动力学控制过渡到扩散控制;在高温条件下,高灰熔点煤与低灰熔点煤的气化反应特性有所不同,这与高温下低灰熔点煤灰发生熔融、灰层阻力增大有关.未反应碳缩核模型的计算值与实验值吻合较好.     

界面构象对共聚物-(PPP)_m-(PT)_n-光学性质的影响

采用半经验的AM1方法研究了共聚物-(PPP)m-(PT)n-中性态和带电态的稳定构型,中性态下界面处的扭转角为25°时构型最稳定,带电态下界面处的扭转角为0°时构型最稳定.在AM1优化的基础上采用ZINDO方法研究共聚物界面处构象的改变对其光吸收性质的影响,计算发现共聚物-(PPP)m-(PT)n-的电子光吸收谱将依赖于界面处扭转角的变化,扭转角从0°到90°变化时,中性态下第一、二、三激发跃迁能随扭转角的增加而增加,而且随分子链长的变短和含苯环比例的增大,此种变化趋势越显著;在掺杂两个电荷的情况下,第一、二、三激发跃迁能随扭转角的增加而减小.     

CRH3型动车组车轮多边形化对轮轨接触力的影响

针对高速铁路频发的车轮多边形问题,探讨了多边形阶数、多边形波深以及行车速度对轮轨接触力的影响。基于多体动力学分析软件SIMPACK建立了CRH3型整车动力学模型,进而考虑实际服役条件,计算不同行车速度下车轮多边形化的轮轨接触力荷载谱,确定高速列车行车条件下轮轨接触力的临界范围。研究结果表明:相同行车速度下波深对轮轨垂向力和横向力的平均值影响均较小,但它们的幅值均随波深的增加而显著增加;相同波深下轮轨垂向力的平均值和幅值均随着行车速度的增加而增加;当多边形阶数高于10阶时,轮轨横向力最大值随着行车速度的增加而增加;然而,当多边形阶数低于10阶时,轮轨横向力最大值会随着行车速度的增加而降低;当波深和行车速度不变时,轮轨垂向力和横向力最大值和幅值均随阶数增加而增加,且在车轮多边形阶数超过10阶时迅速增加;高速列车以250 km/h和300 km/h行驶时,车轮0. 05 mm和0. 1 mm波深情况下对应的车轮多边形阶数限值分别为18阶、15阶和16阶、12阶。     

椭圆振动车削TC4的切屑形态和切削力研究

为探究超声椭圆振动车削钛合金TC4过程中振幅、频率和刀尖圆角半径对切屑和切削力的影响，课题组通过建立有限元模型，将常规切削（CC）和椭圆振动切削（EVC）钛合金TC4过程进行对比研究。首先对所用超声椭圆振动的运动特性进行推导，确定刀屑接触率；其次通过理论分析，将切屑和切削力相结合，建立切削力模型；最后分别研究不同频率、振幅对超声椭圆振动切削稳定过程时的切屑形态、切削力和切削温度的影响。研究结果表明：椭圆振动切削过程刀具和切屑间存在周期性地分离，可以用刀屑接触率ts表示；在一定的范围内，增加振动幅值、振动频率以及刀尖圆角半径可以减小切屑厚度，降低切削力；EVC方式下可以选择合理的参数来降低切削力，并可以通过测量宏观切屑厚度来预测切削力，更好地指导生产加工。     

基于LBM的旋转车轮整车气动特性研究

基于格子玻尔兹曼方法,使用PowerFLOW软件,选取DrivAer标准汽车模型,研究旋转车轮整车气动特性。对比分析了移动坐标参考系、旋转壁面和滑移网格3种旋转方法的优缺点;在此基础上运用复合旋转方法研究不同背部造型旋转车轮整车气动特性并验证其准确性。研究结果表明:复合旋转方法 SMRW与实验值相比误差为1.23%,计算效率相对于滑移网格提高15%;车轮旋转时3种背部模型在各风速下阻力系数均降低;车轮旋转时3种背部模型的前轮和车身阻力减小,后轮阻力增加,整车减阻比例分别为5.9%、5.9%、9.7%;旋转车轮主要影响车轮周围流场、车身底部流场以及车尾分离区。     

褐煤与煤矸石混燃特性及SO_2和NO_X的析出规律研究

为研究褐煤与煤矸石的混燃特性以及SO_2和NO_X的析出规律,以便控制污染物排放,实现褐煤和煤矸石的高效洁净燃烧。试验研究采用了锡盟褐煤和煤矸石,分别对两种煤样进行工业分析、元素分析及发热量的测定,通过Setsys Evo同步热分析仪对不同质量分数的褐煤和煤矸石混合试样的燃烧特性进行研究,并在一台小型循环流化床锅炉试验台上燃烧,测量烟气中SO_2和NO_X的含量。结果表明:随着褐煤质量分数的增加,烟气中SO_2和NO_X的体积分数增大,其中褐煤质量分数由20%增加到40%过程中,烟气中SO_2和NO_X的体积分数增幅最大。在实验工况下,当褐煤质量分数为60%时,燃烧特性指数S最大,最有利于燃烧。     

Cd、Pb复合污染对龙须草生理生化的影响

试验研究了不同处理水平下Cd、Pb复合污染对龙须草生理生化特性的影响.结果表明:龙须草CAT、SOD活性随Cd、Pb复合污染处理浓度的增加呈现先升后降的趋势;在Cd处理浓度大于10mgCd/kg土、Pb处理浓度大于500mgPb/kg土的复合污染情况下,龙须草POD的活性随着复合污染浓度的增加呈现下降的趋势.     

移动荷载作用下曲线桥的动力响应分析

为确定移动荷载作用下曲线桥的动力学特性,以江西省某四跨连续曲线箱梁桥为实例,运用有限元软件ANSYS建立了该桥的有限元计算模型。计算了该曲线桥的自振频率以及在移动荷载作用下该曲线桥的竖向位移、扭转角、横向位移等的变化规律。同时将有限元数值计算结果与现场试验测试数据进行了对比,验证了该曲线桥有限元模型的正确性,在此基础上分析了车辆离心力、车辆载重、车速等参数对曲线桥动力响应的影响。结果表明,离心力使曲线桥产生朝向外侧的横向位移,使跨中扭转角变大;随着载重的增加,曲线桥跨中竖向、横向位移,扭转角以及支座反力呈线性增长;随着车速的增加,曲线桥跨中竖向位移先增大后减小,横向位移和扭转角逐渐增大,支座反力逐渐减小。     

鼓形动力集中动车组不同环境交会气动载荷数值研究

列车交会对车身产生冲击,影响车窗玻璃强度和空调进风性能等。为评估新研发的鼓形动力集中动车组不同情况下交会的车身压力变化,采用滑移网格技术,基于三维可压非定常雷诺时均方法和SST k-ω湍流模型,分析了隧道内不同线间距和不同车速,以及侧风环境下不同风速和不同车速的列车交会压力。结果发现,隧道内列车等速交会、相同线间距下,P_(max)、P_(min)和ΔP随车速增加而增大;同一速度下,P_(max)、P_(min)和ΔP随线间距增加而减小。风环境下列车交会,迎风侧列车的交会侧压力变化幅值最大。隧道内列车最大压力变化幅值远大于侧风下的压力幅值,隧道为侧风下的2.4～3.2倍。     

压痕硬度测试的有限元分析

根据压痕硬度测试理论,建立了有限元模型。通过有限元手段分析了金属材料在不同载荷作用下的压入过程,了解在压痕硬度试验过程中压痕周围所产生的应力分布,计算了硬度HB值,与在硬度试验中所测的HB值吻合,证实了模型和材料特性描述的可靠性,在此基础上,研究了不同硬度的试件,载荷对压痕参数和压痕周围应力分布的影响。结果表明:载荷大小直接影响压痕深度、隆起部分、回弹量和塑性区域大小,随着载荷的增加,压痕深度、隆起部分、回弹量和塑性区域大小均有不同程度的增加,增加的程度与材料的硬度有关,而且随着载荷的增加,压入深度加深,压痕周围塑性区域逐渐扩大,其硬度值和塑性区域逐渐趋于稳定范围。