面齿轮啮合过程中压力角对齿面摩擦生热的影响分析

对面齿轮啮合过程中圆柱轮齿和面齿轮轮齿相对滑动速度、接触应力和摩擦热流量的计算方法进行研究,讨论两齿轮轮齿的绝对滑动速度及相对滑动速度、齿面摩擦因数和摩擦热流量沿啮合面的分布规律以及受压力角的影响,对这些参数沿啮合线的分布曲线进行分析。研究结果表明:随着面齿轮压力角的增大,相对滑动速度和齿面接触应力均下降,摩擦热流量也随之下降。这为面齿轮的设计提供了有效的理论依据。

基于W-M分形函数的三维粗糙表面摩擦生热研究

将W-M分形函数引入风电制动器制动过程的摩擦生热研究中,根据W-M分形表面形貌的特点及利用其特有的自相似性,以Matlab软件模拟出粗糙表面的分形曲面形貌.通过Creo软件建立不同分形维数的粗糙表面模型,运用Abaqus有限元软件分析分形维数、相对滑动速度、施加载荷对粗糙表面制动过程中闪点温度和接触压力的影响.结果表明:随着分形维数增大,摩擦区域块状热区的数量减少,而点状热区的数量增多;相对速度越大时,接触区域最顶端的微凸体节点温度也越大,非接触区域温度上升速率也越快;施加载荷增大时,微凸体的最高闪温点的温度变化幅度不大,但会影响热区的数量大小与次闪温点和非接触点的温度.

表面凹坑对活塞-缸套摩擦生热过程的影响

针对表面规则凹坑可以改善活塞-缸套摩擦副的热效应这一物理现象,建立了热应力耦合的有限元模型。对该模型进行接触非线性分析,求得接触力,从而得到摩擦力所做的功,将功转化为热能作为表面热流输入到温度场控制方程中,实现了应力场与温度场的耦合。仿真结果表明:相对于光滑活塞,加工有凹坑的活塞表面虽然在局部存在较高的温度点,但整体上实现了温度的均匀分布,而光滑裙部表面的温度分布集中使导热较差是引起光滑裙部局部磨损的主要原因之一。凹坑可使裙部热量分散,不易引起磨损以及高温黏着现象,从而提高裙部表面的耐磨性,延长活塞的使用寿命。

轴承副摩擦生热对实心/空心滚珠丝杠变形影响分析

随着机床滚珠丝杠进给速度的提高,由滚珠丝杠轴承副摩擦产生的热量传递到滚珠丝杠上的热量也越多,同时由于滚珠丝杠轴承端热变形对滚珠丝杠变形的影响也逐渐凸显。为了研究清楚滚珠丝杠受热变形的影响,分析轴承副摩擦生热,并通过实例计算,运用有限元分析软件ANSYS仿真,将计算热流量加载到发热部位,比较实心/空心滚珠丝杠热变形对滚珠丝杠变形的影响,提出带冷却的空心滚珠丝杠可以控制滚珠丝杠热变形的依据,为空心滚珠丝杠热特性研究提出理论依据。

考虑摩擦生热螺杆泵定子衬套的温升分析

为了预防采油螺杆泵定子衬套烧毁事故的发生,研究定子衬套摩擦生热问题。采用具有温度和位移自由度的耦合单元,建立了定子衬套摩擦生热的双向热力耦合模型。通过有限元模拟发现,当过盈量和摩擦系数大于某一数值时,定子衬套的温度出现急剧升高的现象,导致衬套烧毁,并且等壁厚定子衬套的温升大于常规定子衬套。分析结果可用于改进定子衬套的设计。

橡胶油封摩擦生热数值模拟与实验验证

将橡胶油封使用中涉及的材料非线性、几何非线性和接触非线性考虑到轴对称有限元模型中,采用力场-温度场耦合的方法对油封与高速旋转轴之间的摩擦生热问题进行数值模拟,并与油封工装试验结果和红外成像仪测量的温度进行比较。模拟得到的油封摩擦扭矩和唇口温度与试验结果吻合很好,表明采用力场-温度场耦合方法可以预测油封的抱轴力和摩擦扭矩,以及稳态下的摩擦生热温度场,这为类似旋转密封件摩擦生热问题的仿真分析提供一种有效途径。

超声塑化非晶聚合物颗粒界面摩擦生热的仿真研究

为分析超声塑化非晶聚合物颗粒的界面摩擦生热过程和超声塑化参数对界面摩擦生热速率的影响,利用LS-DYNA程序和Ansys仿真模拟了界面摩擦生热过程。结果表明,超声频率、超声振幅和塑化压力的增加可显著提高聚合物颗粒的界面摩擦生热速率,其中超声振幅对界面摩擦生热速率的影响更显著;当超声振幅为20μm,超声频率为30kHz,塑化压力为0.8kN时,在0.05278s内聚合物局部温度升高到224.5℃,生热速率达到3874.5℃/s,得到界面摩擦生热是瞬态过程。

摩擦生热热力钻头(TM)结构参数与钻进规程参数关系的分析研究

使岩石性质发生一定变化而减少岩石破碎过程能耗量的钻探碎岩新方法有很重要的实际意义。可在外场参数迅速发生变化的情况下,使岩石失去稳定状态,从而大大改变岩石的性质或使岩石破碎。目前,已有一定的方法来改变孔底的温度场。当岩石经受急剧的升温和冷却时。

考虑摩擦生热效应的泥水盾构刀盘热-结构耦合分析

在泥水盾构掘进过程中,刀盘与土体间的摩擦生热效应产生大量热量,导致渣土"烧结"固化,加重泥饼问题,同时过高的热应力也会对刀盘结构造成损伤。利用Solidworks软件建立泥水盾构刀盘三维几何模型,考虑刀盘与土体的相对滑移,基于ANSYS Workbench平台,计算由于摩擦生热引起的刀盘温度场及应力场时空演变规律。结果表明:刀盘应力场与温度场的空间分布规律具有一致性,刀盘外边缘及与牛腿柱相连接的面板附近存在应力集中现象,同时温度较高;摩擦生热效应会导致刀盘应力不断增长,随着刀盘温度上升,高应力区域存在扩大趋势;随着刀盘旋转,刀盘最大温度及平均温度随时间线性增长,刀盘最大温度每秒上升6.35℃,而刀盘平均温度每秒上升约0.019℃。

基于Chester-Higgs模型探讨摩擦生热对断层演化进程的影响

速率和状态相依赖的摩擦定律是本文采用的重要定律。结合Chester-Higgs摩擦模型和McKenzie-Brune摩擦生热模型,在一维弹簧-滑块-断层近似模型下,利用四阶变步长的DormandPrince算法,研究探讨了断层摩擦生热对断层演化的影响。结果表明:与忽略温度影响的情形相比,摩擦生热造成的温度上升可导致断层滑移时刻的略微提前,并伴随着摩擦系数和状态变量的下降,同时也使得断层的滑移量和应力降略有减小,而滑移速率有所增大;另外,在考虑温度影响时,有效正应力和临界滑移距离也会影响断层的演化过程,断层上的有效正应力越大,断层失稳时刻越提前,温度上升越明显;断层的临界滑移距离越大,断层失稳时刻则越迟,温度上升越显著,但当临界滑移距离超过5 cm时,具有不同临界滑移距离的断层,失稳时的温度则基本保持一致。

关于摩擦生热的佯谬

功的计算与参考系的选择有关 ,而摩擦生热应与参考系的选择无关。

关于摩擦力作功与摩擦生热的分析

摩擦力在力学中占有很重要的地位,在学习力学时很多人会对摩擦力作功和摩擦生热的概念产生误解,本文通过实例说明只有一对摩擦力的作用力与反作用力作功之和不为零才有部分动能转为热;若为零,则没有热产生。

磁头磁盘接触碰撞过程中的摩擦生热分析

为了提高磁存储硬盘的储存密度,磁头与磁盘之间的飞行高度越来越小,随之而来的是磁头与磁盘接触碰撞的几率越来越大,磁头与磁盘接触碰撞伴随着摩擦生热现象的发生。摩擦生热引起的温升会导致磁头磁盘界面间产生局部高温,引起润滑剂迁移等现象,甚至会破坏磁盘的运行状态。通过建立磁头磁盘接触碰撞有限元模型和磁头磁盘接触碰撞分子动力学模型,研究磁头磁盘干涉深度、磁头运行速度在磁头磁盘接触碰撞过程中对温升的影响:有限元和分子动力学仿真结果均表明磁头磁盘干涉深度越大,摩擦生热引起的局部温升越大;磁头运行速度越大,摩擦生热引起的局部温升越大。该研究成果能为后续研究磁头磁盘摩擦温升对润滑剂迁移和耗散的研究提供支撑。

浅析“摩擦生热”关系式的应用

涉及摩擦力的各类问题是同学们学习的难点．下面就摩擦力做功的特点及能量转化的关系作归类分析，并通过典型例题说明．

利用磷灰石裂变径迹对断层摩擦生热探测或测量的初步探讨

以青藏高原东北缘断裂带为研究对像,对利用磷灰石裂变径迹热年代学对地震断层滑动摩擦生热的探测或测量进行了初步探讨。其基本思路是利用磷灰石裂变径迹热年代计的热敏感,通过对横跨断层垂直方向断层岩和围岩的磷灰石裂变径迹年龄及围限径迹长度分布的对比分析,对断层滑动摩擦生热进行探测。本次研究对来自3个断层剖面的13个样品进行了磷灰石裂变径迹分析,样品包括断层主滑动面上的断层泥、碎裂岩和断层围岩,分析结果并没有获得断层摩擦生热的证据,表明这些断层在地震滑动过程中的摩擦增温非常有限,没有达到磷灰石裂变径迹热年代计体系可加载热信息的温度-时间要求。结合前人已有的相关研究,对利用磷灰石裂变径迹热年代学对地震断层滑动摩擦生热进行探测或测量存在的主要问题及可行性进行了初步总结和探讨,认为只适应于对震级大、断层滑动距离和速率大,摩擦强度强,位于一定深度有大量摩擦热生成,并使断层附近增温达到或超过磷灰石裂变径迹部分或完全退火温度的断层进行滑动摩擦生热的探测或测量,将是一种潜在的能对地震断层滑动摩擦生热或增温进行测量的"热量计或温度计"。

超声振动聚合物界面摩擦生热仿真分析

采用ANSYS和LS-DYNA仿真分析超声振动聚合物界面摩擦生热过程,主要分析超声振幅、超声频率和摩擦因数对界面摩擦生热速率的影响规律。研究结果表明:界面摩擦生热能使聚合物温度升高,且生热是瞬态过程,超声振动作用时间0.164 45s,聚合物界面局部温度能升高到160.7℃,生热速率达到855.57℃/s。界面摩擦生热速率随着超声振幅、超声频率和摩擦因数的增加而增大,超声频率对聚合物界面摩擦生热速率的影响更显著。

摩擦生热对断层演化过程的影响:Ruina-和Chester-Higgs-模型的对比分析

利用速率-状态摩擦定律(Rate-and State-Dependent Friction Law:简称RSF定律),结合McKenzie-Brune摩擦生热模型,本文分别从Ruina提出的RSF定律和Chester-Higgs提出的RSF定律出发,通过一维弹簧-滑块模型,采用四阶变步长的Dormand-Prince算法,对断层演化过程进行了数值模拟,探讨了摩擦生热对断层演化进程的影响.模拟结果显示,与Ruina-模型相比,Chester-Higgs-模型在断层高速滑动时存有更大的摩擦强度,表明摩擦生热对断层具有一定的强化作用,且同临界滑移距离的取值相关.而且,Chester-Higgs-模型在失稳时的断层面温度远远低于Ruina-模型,表明摩擦生热在断层演化过程中能抑制断层面温度的剧烈升高,且正应力和临界滑移距离越大,两种模型的温差越为明显,而断层的刚度和尺度则对温度的影响很小.模拟两种模型周期演化过程的结果表明,在相同的初始条件下,Chester-Higgs-模型给出的断层失稳周期明显比Ruina-模型更短,说明摩擦生热对断层自身演化最显著的影响是较大地缩短了地震重复发生周期.当断层进入周期性演化后,Chester-Higgs-模型给出的摩擦强度大于Ruina-模型,且对第一次非周期性失稳的摩擦强度和剩余应力的继承性更好.另外,由ChesterHiggs-模型给出的静态应力降远小于Ruina-模型给出的结果,所对应的单个事件的滑移量也小于Ruina-模型.

橡胶O形圈/不锈钢配副往复摩擦生热特性

采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对丁腈橡胶O形圈/316L不锈钢配副的往复摩擦生热特性进行有限元分析及试验验证.利用变参数法分析往复频率、摩擦系数、接触压力及环境温度对配副金属温度场的影响.结果表明:所建模型能较准确地分析橡胶/金属摩擦界面的摩擦生热特性.随着往复频率、摩擦系数和接触压力的增大,稳定阶段摩擦界面的温度升高;摩擦界面温升速率与初始环境温度无关;摩擦界面温度的稳定值与往复运动频率呈线性变化关系,与摩擦系数和接触压力呈"抛物线"状递增关系;摩擦过程中靠近摩擦热源的区域等温线较密集,温度梯度较大.

超声疲劳裂纹扩展与摩擦生热研究

在高频循环载荷作用下,材料疲劳裂纹的萌生与扩展过程伴随着明显的温度变化,该温度变化反映材料内部结构的损伤特征。通过20 kHz的超声疲劳试验,研究一种碳锰钢在超高周疲劳加载条件下的内部疲劳裂纹萌生与扩展过程中温度的演化过程。通过对该材料在疲劳损伤过程中,内部裂纹间的摩擦生热机理分析,从微观角度出发,结合分形理论,建立内部裂纹微观结构的摩擦模型,数值模拟超声疲劳过程中材料内部疲劳裂纹面间的摩擦生热情况,并定量地计算该过程中由裂纹间摩擦所导致的温度上升,将模拟结果与试验结果进行比较。探究高频疲劳载荷下微裂纹扩展与摩擦生热的关系,并结合超高周疲劳裂纹扩展公式,建立超声疲劳过程中的裂纹扩展与裂纹面温度演化关系的模型。