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。     

无摩擦气缸活塞的结构变形分析

针对超低频悬挂装置刚体往复运动的无摩擦要求,设计了一套新颖的无摩擦气缸一活塞结构。建立了无摩擦气 缸一活塞应力计算模型,得到气缸和活塞结构应力计算公式。利用ANSYS Workhench建立无摩擦气缸一活塞的气膜仿真 计算模型,计算得到气膜沿活塞轴向的压力分布情况,利用单向流固耦合模块将气膜压力加载到无摩擦气缸一活塞上,基 于线性静力结构分析模块Static Structural计算无摩擦气缸一活塞应力和应变分布,对结果做出分析,对无摩擦气缸一活塞 结构不合理之处提出了解决方案。     

湿式离合器润滑油流量对其热流固耦合特性影响分析

为研究润滑油流量对湿式离合器热流固耦合特性的影响,基于湿式离合器滑摩过程中的生热及传热机理,以及流固耦合传热理论,建立湿式离合器摩擦副的三维热流固耦合有限元模型,分析对偶钢片温度场、应力应变场和润滑油流场的变化规律。仿真结果表明：增加润滑油流量可以提高湿式离合器的散热性能;对偶钢片最高温度、最大应力及最大应变随润滑油流量的增加而降低;增加润滑油流量使对偶钢片的表面温度和应力分布更加均匀;润滑油流量对湿式离合器摩擦副热流固特性所产生的影响随着流量的增大而逐渐减小,对于仿真对象,单副润滑油流量取1.5～2 L/min比较合适。     

近五年中国特色社会主义基本经济制度研究评析

在自然环境下,钢 混凝土双面组合箱梁受一天中日照变化的影响,在梁体内部会产生相应的温度应力和变形。以三跨钢 混凝土双面组合箱梁为研究对象,对组合梁在6:00至18:00日照条件下的温度应力与位移进行计算分析。利用有限元软件ANSYS10.0建立三跨连续组合箱梁有限元模型,采用间接耦合解法进行热 结构耦合场的运算。得到了温度应力与温度位移的分布规律及时程分析,并对箱梁混凝土底板对温度效应的影响进行探讨。     

刚性圆柱形平压头作用下的梯度夹层界面应力场

本文主要研究均匀涂层-功能梯度材料界面层-均匀半空间三层结构模型中均匀涂层与功能梯度材料层之间界面处的无摩擦轴对称接触问题的界面应力场。文中建立三层结构的理论计算模型,利用积分变换技术将数学模型转化为奇异积分方程,得到梯度材料夹层轴对称接触问题的表面位移解,再通过数值方法,得到梯度材料夹层的界面应力场。文中分析讨论了刚性圆柱形平压头作用下的均匀涂层与梯度材料夹层界面处的应力分布情况,探讨了剪切弹性模量比值、接触半径对界面处正应力、剪切应力分布的影响。研究表明,剪切弹性模量比值对界面处应力均产生重要的影响,随着剪切弹性模量比值的递增,界面层正应力呈递减趋势,而界面层剪切应力呈递增趋势,且接触半径的不同,也会改变影响的幅度。调整剪切弹性模量,是实现抑制裂纹萌生的一种有效途径。此外,作者主要从事新型功能材料接触力学的研究工作。     

磁固耦合效应下集成式永磁电动轮定子振动响应与结构优化研究

针对磁固耦合效应下集成式永磁电动轮定子振动问题,依据改进的子域模型理论和有限元分析方法,建立考虑定子齿尖效应的磁场预测模型。首先,根据Maxwell应力张量方程,明确不平衡电磁力时空分布及幅频特性;其次,基于薄壳理论,将定子总成等效为弹性圆柱薄壳,建立考虑激振力变化的磁固耦合动力学模型,给出电动轮关键构件模态频率及振型;在此基础上,以降低定子耦合振动为优化目标,采用提出的自适应权重粒子群优化算法对定子结构参数进行设计。对比分析表明,结构优化后,定子磁固耦合振动得到了有效改善,提高了永磁电动轮运行的稳健性。     

滑动摩擦系数的离散元数值模拟与分析

针对滑动摩擦的研究现状及存在的问题进行了简单叙述,将离散元理论引入滑动摩擦研究,应用基于该理论的三维颗粒流数值模拟软件(PFC3D) 建立了滑动摩擦模型,重点分析了接触压力、表面粗糙度和相对滑动速度 等因素对滑动摩擦系数的影响,模拟结果与经典摩擦理论结论进行了对比和讨论,最后给出了进一步研究的一些建议。     

变载荷对45钢摩擦副摩擦磨损性能的影响

针对实际工况中,45钢是在有润滑的状态下工作,且所受的载荷是变化的情况,课题组在自行改装的MMS-2A型多功能摩擦磨损试验机上采用环一块接触摩擦方式进行了实验,研究了在油润滑状态下变载荷对45钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,与干摩擦条件下的磨损性能进行对比;并对45钢磨损表面进行了观察。结果表明：干摩擦和油润滑状态下的45钢摩擦副的摩擦因数呈现不同的变化趋势;油润滑条件下的磨损量比干摩擦条件下的磨损量要小很多;在油润滑条件下,45钢的磨损机理主要表现为磨粒磨损和疲劳剥落。研究验证了油润滑的存在有助于改善材料的耐磨性。     

柴油机铝合金气缸盖热机耦合疲劳损伤分析

针对某型高功率密度柴油机铝合金气缸盖,建立有限元模型,采用Abaqus计算结构温度场及应力场。以热机耦合应力场结果为基础,并考虑温度对材料性能的影响,计算气缸盖热机耦合疲劳损伤。由分析结果可知:在热机耦合加载条件下,气缸盖应力值最大为179MPa,位于气缸盖鼻梁区,考虑温度对铝合金材料强度的弱化影响,该值满足材料静强度要求。疲劳寿命分析结果表明:气缸盖危险区域的最大损伤值(对数值)为-4.54;气缸盖鼻梁区产生裂纹的主要原因是该处热机耦合疲劳载荷引起的应力集中。     

载荷和添加透辉石／AlTiB对氧化铝基陶瓷导轨材料摩擦磨损特性的影响

对透辉石／AlTiB增韧补强Al2O3基陶瓷导轨材料磨损率和载荷的关系进行理论预测，建立了基于拉伸应力的磨损模型；采用淬火45。钢作为对磨环，探讨了其不同载荷下的摩擦磨损行为与机制，用扫描电镜观察了磨损表面形貌．结果表明，磨损模型理论值较好地预测了试验值；随着负载的增加，试样的磨损率总体呈现增加的趋势；而摩擦系数均随载荷的增加而降低；透辉石和A1TiB中间合金的加入有利于改善Al2O3基陶瓷导轨材料的摩擦特性和耐磨损性能；纯Al2O3磨损率的数量级为10^-15m^3／N·m，添加透辉石和A1TiB中间合金的陶瓷导轨材料磨损率的数量级为10^-16m^3／N·m；纯Al2O3的磨损机理为脆性断裂和晶粒剥落，添加透辉石和AlTiB中间合金的陶瓷导轨材料磨损机理为机械冷焊、塑性变形、微断裂和晶粒剥落．     

河北省高耗能行业调整对国民经济影响研究

为准确考虑温度对大跨度混凝土箱梁桥长期力学行为的影响,以帕劳共和国KororBabeldaob桥为例,利用Midas/Civil软件建立分层模型反映箱梁顶板、底板以及腹板的温度差异,采用B3模式计算温度与混凝土收缩、徐变的耦合,深入探讨了该耦合作用对箱梁关键截面预应力损失、挠度以及应力的影响。研究结果表明:温度与收缩、徐变耦合作用使合龙时及合龙18a后主墩顶负弯矩区预应力损失分别增大30.9%和13.5%;使合龙18a后主跨跨中挠度增大47.3%,主墩顶负弯矩区箱梁顶板应力减小40.1%,对底板应力基本无影响;且温度越高,主跨跨中下挠速度越快,主墩顶负弯矩区顶板应力在桥梁运营前期降低越快,在运营后期顶板应力逐渐趋于定值。     

湿式离合器对偶钢片力学响应特性分析

为研究湿式离合器接合过程中对偶钢片力学响应特性,考虑摩擦副温度场、变形场和流场之间的相互作用,运用Abaqus与STAR-CCM+协同仿真,建立摩擦副三维热流固耦合有限元模型,分析对偶钢片的接触压力特性和应力应变特性。结果表明:对偶钢片最大接触压力出现在盘面中径处,并且位于摩擦副中间位置的对偶钢片接触特性较差、接触压力扰动大;对偶钢片周向应力远大于其余各向应力,周向应力沿周向分布均匀,沿径向先增大后减小,随时间逐渐增大,并且位于摩擦副中间位置的对偶钢片周向应力较大;对偶钢片正应变远大于剪应变,其热应变大于弹性应变,表面温度变化对对偶钢片的变形影响较大。     

单纤维段试验中载荷传递机理的微观力学分析

提出了一种新的、单纤维段埋入法(SFFM)试验中载荷传递机理的微观力学模型。当纤维/树脂界面所受到的剪切应力超过了界面的粘结剪切强度后,界面将发生脱粘,并且脱粘裂纹将沿着界面扩展。以Weibull模型来模拟纤维轴向拉伸强度的统计分布。讨论了纤维轴向拉伸强度以及界面粘结剪切强度对复合材料各组分内部应力分布的影响。认为在给定复合材料各相的弹性常数和几何参数后,根据不同的纤维轴向拉伸强度以及界面性能(包括界面粘结剪切强度、界面的摩擦系数和基体的径向压力),可以将单纤维段试验中纤维/树脂界面的状态清楚地分为三类:1)完全粘结界面;2)部分粘结界面;3)完全摩擦界面。给出了单纤维段试验过程中界面处于上述三种状态下时,所必须满足的一些条件。最后,还给出了极限纤维段长度的一个合理的定义,并说明该长度是由粘结纤维长度和脱粘纤维段长度所构成。     

5052铝合金搅拌摩擦焊残余应力场数值模拟研究

针对目前铝合金搅拌摩擦焊的焊后残余应力过大，且内部残余应力难以测量的现象，课题组提出了基于热弹塑性法和顺序热力耦合方式的搅拌摩擦焊应力模拟的热源模型、边界条件模型和有限元模型，采用正交设计的方法对影响残余应力3个主要因素进行数值模拟的设计，并对模拟结果进行试验验证。模拟与试验结果均表明合适的焊接参数（转速取1 000 r·min-1，焊速取120 mm·min-1，预热时间取3 s）能有效减小5020铝合金搅拌摩擦焊的焊后残余应力，且数值模拟得到残余应力与实际焊后残余应力结果较为吻合。     

采用间接耦合法分析斜拉桥索塔瞬态温度应力场

针对混凝土斜拉桥索塔，将以传热学原理为基础的温度场分析与采用有限元法的应力场分析间接耦合，准确分析了结构内瞬态温度场和应力场的分布。以实桥为例，求解了索塔上温度应力分布，表明：用有限元法求解瞬态温度场能准确模拟索塔的温度场分布；间接耦合法能准确、有效地处理温度-应力耦合问题，能将温度荷载与其他荷载作用应力场有效组合，从而得到结构上准确的应力分布；对比了瞬态温度场分布与采用温差分布经验公式的不同，证明采用温差分布经验公式计算索塔面板上温度产生的拉应力时误差不大。     

大空间建筑室内表面温度对流辐射耦合换热计算

建立了大空间建筑室内壁面导热、辐射和对流耦合换热热平衡方程，结合Gephart吸收系数，利用预测室内空气垂直温度分布简易模型，提出了室内各表面温度分布的理论计算方法。对国外模型实验数据验证的结果表明，计算所得表面温度与实验值吻合，表明了这是一种预测大空间建筑表面温度的有效方法。     

半埋热油管道传热研究

受飓风、暴雨、泥石流等恶劣天气的影响,埋地管道可能局部处于半掩埋状态。目前半埋管道传热计算多采用“线性插值”模型。建立了半埋热油管道的流（空气水）—管—土耦合传热机理模型,并利用数值模拟手段对不同条件下管道的传热特性进行了研究。结果表明,管道的总传热系数、出口温度和土壤蓄热量与管道的相对埋入面积呈明显的非线性关系;线性模型与机理模型的计算结果在趋势与数值方面均具有较大偏差;管道刚好完全掩埋时与完全不掩埋时相比,总传热系数出口温度的差异较大,且管径越大,差异越显著;当环境流体的温度较低时,管道出口温度对相对埋入面积更敏感。     

一种应力敏感油气藏流固耦合的简化模拟方法

数值模拟中通常采用流固耦合的方式来模拟应力敏感现象。但是，流固耦合需要大量的数据以及计算时间。利用多孔介质弹性理论和双重有效应力理论，得到地层压力与地层平均应力的关系，并把实验室测量数据转换到地层条件下，并将这种关系应用到数值模拟中。结果表明，渗透率的变化并不明显；考虑渗透率随压力变化时的稳产时间和累计产量均比未考虑时有降低，其降低幅度比较小；提出的简化模拟方法与流固耦合模拟结果差别不大。      

异种金属搅拌摩擦对接焊研究进展

搅拌摩擦焊在异种金属连接上有着重要运用，从焊接工艺参数、接头力学性能、界面金属间化合物层及材料流动等方面概述了近年来国内外异种铝合金、铝合金 钢、铝合金 镁合金、铝合金 铜合金、铝合金 钛合金搅拌摩擦对接焊，并论述了异种金属搅拌摩擦对接焊数值模拟技术的研究进展。指出了目前对异种金属搅拌摩擦对接焊数值模拟技术的研究存在如数值模拟方法、材料本构模型、热源模型和边界摩擦模型等方面的不足；提出今后要完善搅拌摩擦对接焊模型，为工程实际运用提供快捷可靠的技术支持。     

桥面铺装层温度应力有限元分析

大量工程实践证明,温缩型裂缝对桥面铺装层的承载能力和路用性能产生了重大的影响,因此,有必要对桥面铺装层的温度应力进行研究。本文以与实测结果符合良好的桥面铺装层温度场数值计算结果为基础,利用ABAQUS有限元软件对桥面铺装层的力学响应进行了计算,分析了铺装层温度应力的日变化规律、分布特征及其影响因素。结果表明,极限温度应力出现在铺装层表面处;降温幅度对铺装层内温度应力的影响十分明显;在进行桥面铺装层设计时,应考虑其厚度、材料的膨胀系数和弹性模量。