锥形改流体下部孔径对筒仓卸料流态的影响

为了获取锥形改流体(cone-in-cone)下部孔径对筒仓内卸料流态和仓壁压力的影响,实现中心流筒仓内物料流态从中心流到整体流的转变,改善筒仓内物料流动环境,建立模型,用试验验证模型是正确的,该文采用离散元法对三维筒仓中ABS球卸料过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明:筒仓卸料口尺寸不变时,减小锥形改流体下部孔径,整体流系数增大,筒仓内物料流态能够从中心流转变为整体流,筒仓壁峰值压力减小且峰值压力位置上移。改流体倾角为120°、135°时,当锥形改流体距筒仓锥形壁面的距离与锥形改流体下部孔径的比值大于等于1时,能实现从中心流到整体流的转变。该研究基于数值模拟结果提出了锥形改流体的设计标准,可为工程上确定改流体结构、位置参数提供参考。

单晶硅加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能数字试验模拟及校准,建立了单晶硅的离散元模型。基于该模型对单晶硅微加工过程进行了动态模拟,分析了不同切削速度、切削深度及刀具前角等对加工后表面裂纹情况及切屑形成的影响,结果表明:加工后表面裂纹的数目及其最大深度均随刀具前角的增大而减小,而随切削速度及切削深度的增大而增大;切削速度越高,切削深度对加工表面的质量影响越大;随着刀具由正前角变为负前角,刀具前方特别是刀具下方的材料损伤程度逐渐增大,在前角变至0°之前,刀具下方的材料损伤程度基本上保持不变,而当前角变为-15°时,刀具下方的材料变形程度显著增大。

混凝土泵送中管壁磨损过程的离散元模拟研究

建立了混凝土离散元模型,并通过L箱流动实验校核了该模型,得到了计算参数。采用该模型及得到的参数对混凝土泵送过程进行数值模拟,其中,以颗粒对管壁的冲击力和平均力表征壁面磨损程度,对泵送过程中管壁磨损过程进行研究。分析了泵送速度、弯管角度等因素对管壁磨损分布的影响,预测了最易磨损位置。结果表明:弯管管壁磨损随着泵送速度的增大而增大,随着弯管角度的增大而增大,模拟结果与实际泵送过程中观测到的最易磨损位置吻合较好。

封闭差动行星齿轮箱动态均载性能试验研究

针对同时具有太阳轮浮动、柔性销轴和柔性内齿圈三种均载方法的封闭差动行星齿轮箱进行试验研究,探索多种均载措施的封闭差动行星传动均载性能的特点。测试行星传动的差动级内齿圈齿根弯曲应力和封闭级的太阳轮齿根弯曲应力,根据齿向方向和圆周方向上各个通道应变测试结果提出均载系数的数据处理方法。得到每个被测轮齿最大均载系数,研究行星齿轮箱动态均载系数随工况载荷的变化趋势。分析并统计封闭级和差动级不同载荷下的平均均载系数及其标准差,并与某航空发动机主齿轮箱的理论分析均载系数进行对比。结果表明封闭级均载性能优于差动级,载荷越大两级均载性能越好,具有这三种均载方法的行星系统较采用单种均载措施的传动均载性能好,为封闭差动行星齿轮的均载设计提供了依据。

磨粒流加工的固液两相流模型及压力特性模拟

以FLUENT软件为计算平台,采用Spalart-Allmaras固液两相Mixture湍流模型对磨粒流加工过程中磨粒流的流动形态进行了数值模拟,结果表明:增大压力差可提高通道中流体的平均速度,增大边界层与壁面流速差可提高加工效率;通过改变进口压力得到非稳态流场,能够使近壁面处的磨粒数目增多,有利于加工效率的提高。同时,模拟结果还反映了黏度对磨粒流加工有重要影响。数值模拟结果为磨粒流加工过程中的参数选择提供了参考依据。

圆柱齿超环面行星蜗杆传动的压力角

运用空间啮合理论建立圆柱齿超环面行星蜗杆传动的啮合方程,给出行星轮和内齿圈压力角的计算公式,并分析各压力角的影响因素。采用4因素3水平的正交表,进行方案设计,得到机构压力角的主要影响因素和变化规律。行星轮和内齿圈压力角随行星轮转角改变而改变,行星轮压力角受行星轮半径的影响最大,而内齿圈压力角则受传动比的影响最大,滚子半径对两压力角影响均为最小。行星轮压力角和超环面内齿圈压力角的最大值一般发生在啮合过程的中点。选择合理的参数就可以使机构的压力角达到理想水平,从而使机构的效率达到最大。为完善超环面行星蜗杆传动的设计与制造提供理论依据。

润滑剂作用能力的分子轨道指数判据——润滑剂分子极性基团与金属表面之间的相互作用

采用分子轨道指数研究润滑剂分子与金属表面间相互作用的能力 ,通过比较键合原子净电荷以及分子间相互作用的最高占据轨道能级 (EHOMO)和最低空轨道能级 (ELUMO)的大小发现 ,醇和羟基化金属表面的氢键力大于酯与羟基化金属表面的氢键力 .根据分子轨道能量近似原则和反应性指数大小判断 ,酯和裸露的金属原子之间的作用强于醇 ,醇和酯复配的润滑剂通过发挥各自的优势而强化润滑剂分子与金属表面之间的作用 ,从而表现出协同减摩效应 .

多级多工况传动载荷处理方法及应用

在单级设计载荷法的基础上,考虑传动系统各部件所选材料、载荷和循环次数的影响,提出多级设计载荷法。以混凝土运输车搅拌桶减速器为例,描述从载荷测试到编制减速器传动系统的全工况载荷谱和齿轮疲劳载荷谱的过程。根据齿轮的疲劳载荷谱,分别用单级设计载荷法和多级设计载荷法计算各齿轮的弯曲当量转矩和接触当量转矩,并用两种方法计算的当量载荷和全工况载荷谱计算减速机齿轮的安全系数。由单级设计载荷校核减速机齿轮的安全系数不能满足设计要求,与此减速机实际使用状况良好的事实不符,而由多级设计载荷法计算的安全系数与采用全工况载荷谱的安全系数一致性很好,说明多级设计载荷法的合理性。

Ni-P-Al_2O_3复合涂层划痕试验中的表面裂纹分析

为了揭示Ni-P-Al2O3复合涂层的失效机理,对Ni-P-Al2O3复合涂层进行划痕试验和划痕过程的有限元模拟。划痕试验表明在Ni-P-Al2O3复合涂层的划痕表面上产生了一定间隔距离的横向表面裂纹。划痕过程的有限元模拟揭示在划痕过程的不同阶段涂层表面和界面上应力分布规律,揭示涂层表面裂纹产生的模式和形成的机理。划痕过程分为划针尖端压入涂层表面、在涂层表面上滑动和从涂层表面升高等3个阶段。前两个阶段由于划针尖端对涂层表面的作用,在涂层表面形成划痕沟槽,引起涂层表面产生裂纹。应力分析表明在划痕过程中涂层表面裂纹形成有两种方式。第一种方式是首先在涂层界面产生裂纹,然后裂纹向表面扩展形成表面裂纹;第二种方式是涂层表面直接形成表面裂纹。表面裂纹是最大拉应力引起的,因此,表面裂纹是第一型裂纹。划针尖端从涂层表面升高后在涂层中留下了较大的残余应力,最大残余拉伸应力是出现在接触中心之下的界面上的第一残余主应力。这些结果将为涂层设计和应用提供依据。

化学机械抛光中磨粒运动特性离散元仿真研究

基于耦合计算流体力学和计算散体力学的方法,利用PFC3D软件模拟了复合磨粒抛光液化学机械抛光(CMP)中抛光液固液两相流的流动行为。通过2个数值实验并将其与他人实验数据进行对比,验证了利用PFC3D软件模拟纳米两相流问题的可行性。对CMP过程进行了数值模拟,解释了一些实验中观测到的现象。

利用三维格子Boltzmann法研究化学机械抛光中压力分布

利用三维格子Boltzmann法(LBM),对化学机械抛光(CMP)的润滑过程做了数值模拟,得到了不同晶片和抛光垫转速下的压力分布,并讨论了抛光液黏度对高压涡中压力最大值的影响。数值模拟结果表明,晶片自转是产生"双涡图"的主要原因,抛光垫旋转则主要产生"单涡图",抛光垫和晶片旋转的综合作用一起影响抛光效果,其中抛光垫的转速的改变对去除率影响较大。利用格子Boltzmann法模拟润滑问题,所得结果与求解Reynolds方程的结果一致,并具有计算效率高、几何直观等特性,能实现CMP过程的三维模型,且较容易实现对多相流的模拟。

行星齿轮传动用齿式联轴器齿廓修形研究

对于太阳轮轴与齿式联轴器相连接的行星传动装置,太阳轮浮动量直接决定了齿式联轴器所需补偿的偏转角,但由于太阳轮的浮动量受行星轮系各部件误差的综合影响,其真实值很难求解及测量。基于动力学分析原理提出了一种求解太阳轮浮动量的方法,考虑了行星轮系关键部件的制造、安装误差,运用当量啮合误差的方法建立了行星轮系的动力学模型,并根据鼓形花键与太阳轮轴的几何关系,对鼓形齿进行修形,以减小两连接轴的不对中度。最后对某行星齿轮传动装置进行试验验证,实验结果较好地证明了理论模型的正确性,具有一定的工程应用价值。

乳液润滑剂润湿性与组分相关性研究

润湿性是乳化液的基本性能之一。本文考察了基础油及不同类型极性添加剂等因素对乳化液润湿性的影响，研究表明：乳液组分若能有效降低乳液的表面张力，将有利于增强乳液对金属的润湿性能。

新型高速铜管拉伸工艺润滑油研制

高品质、多功能工艺润滑油是高速铜管拉伸生产中的必需品．作者通过计算塑变区处于全膜润滑时的粘度条件，发现在实际生产中塑变区处于混合润滑状态，并由此提出了一种新型工艺润滑油的配方模式．由边界润滑理论分析和实验研究确定了润滑油的组分和含量．工业试验结果表明，这种新型工艺润滑油具有优良的润滑性能和清净退火性，达到了Ｍａｓｔｅｒｄｒａｗ５６６润滑油的水平．

塑变区中润滑剂法向应力差的影响的数值研究

本文指出金属塑性加工变形区中润滑剂的流动是一种入口收敛流动 ,并采用二阶流体本构方程得到了非牛顿流体入口收敛流动的运动方程 ,研究了流体法向应力差在入口收敛流场中对润滑油膜压力的影响。数值分析结果表明 ,流体法向应力差和流体入口收敛流动因素都使油膜压力下降 。

金属带式无级变速器摩擦传动模型分析

根据金属带式无级变速器(CVT)中带及带轮的运动传递关系,推导了传动过程中金属片推力、带环张力及主、从动带轮夹紧力的力学关系。以此为基础,综合考虑CVT运行过程中金属带偏斜、多向运动、滑移等因素对金属带及带轮受力的影响,同时考虑了金属片间隙以及金属片在主动带轮静弧段和动弧段的受力特点,建立了CVT摩擦传动模型,分析了金属带运行路径、摩擦因数、滑移率等因素对传动性能的影响。研究结果为进一步研究金属带式无级变速器滑移控制模式下的瞬态动力学模型建立了基础。

翅片管复合轧制工艺润滑剂研究

本文从分析翅片管复合轧制工艺出发 ,根据金属塑性加工中工艺润滑剂的作用机制 ,提出了相应的工艺润滑剂配方模式。通过对配制的工艺润滑剂的性能测试和工业试验 ,确定了工艺润滑剂配方 ,并成功地应用于生产。图 2 ,参 5 ,参 3。

渣浆泵内固相颗粒冲蚀特性的数值模拟

应用雷诺涡粘模型(液相)、离散相流动模型(固相)和压力耦合流场计算法,对渣浆泵全流道内固液两相湍流场的固相颗粒的冲蚀行为进行数值模拟。研究泵转速、固相粒径和叶片参数对颗粒冲蚀特性的影响。研究结果表明:随着泵转速的提高或者粒径的增大,颗粒冲击叶片表面的位置逐步移向叶片的头部,颗粒的冲击速度和冲击角度随之增大;不同叶片参数的叶轮对固相颗粒的冲蚀行为影响明显;数值模拟的研究成果可应用于抗冲蚀磨损叶轮的设计。

润滑添加剂结构与性能的量子化学研究

用量子化学方法计算了 2种润滑添加剂和铁原子簇的分子轨道指数 ,运用轨道能量近似原则讨论了添加剂与铁原子簇的作用方式 ;以前线电子密度、超离域性指数和原子净电荷作为判据分析了 2种添加剂分子与铁原子簇间键合的强弱、反应性的大小等表征添加剂与金属作用强弱的参数 .研究表明 :3 - ( N,N-二丁基二硫代氨基甲酸基 )丙二酸与铁原子簇的相互作用强于 3 - ( N,N-二丁基二硫代氨基甲酸基 )丙酸与铁原子簇的相互作用 ;

碳化硅陶瓷预应力加工的离散元模拟与实验研究

采用簇单元(Cluster)方法,建立了碳化硅陶瓷材料预应力加工的离散元模型;通过离散元模拟和划痕实验,研究了预应力条件对碳化硅陶瓷材料切削时裂纹的扩展规律的影响,观察了陶瓷材料加工表面/亚表面的裂纹损伤情况.离散元模拟与实验结果均表明:当预应力大小在一定范围内,随着预应力的逐渐增大,径向裂纹的数目逐渐减少,横向裂纹有替代径向裂纹的趋势,并导致材料以较小的碎片的形式被去除;采用预应力加工能有效降低加工损伤,提高加工表面质量,并且进一步证明应用离散元法模拟硬脆材料的加工是可行的.