多孔质静压轴承静态特性预测研究

在多孔质静压轴承设计中,轴承设计参数是影响其静动态特性的关键因素之一,通常情况下,要得到合适的轴承设计参数,需要多次重复建模和仿真,且由于轴承结构复杂,建模难度大,仿真时间长,严重影响了轴承的设计效率。本文构建了一种基于遗传算法(Genetic algorithm,GA)优化反向传播(Back propagation, BP)神经网络的轴承静态特性预测模型,采用拉丁超立方抽样方法在轴承参数设计空间内采样,并进行Fluent流体仿真,将仿真数据用于GA-BP神经网络模型的训练与测试,实现了对设计空间内任意设计参数下的多孔质静压轴承静态特性的预测。研究结果表明,训练出的GA-BP神经网络模型能够准确预测多孔质静压轴承的静态特性,预测精度在95%以上,对多孔质静压轴承的快速设计和参数优化具有重要意义。

超临界二氧化碳动静压径向可倾瓦轴承实验台设计与实验研究

针对超临界二氧化碳(S-CO_(2))动力机组在启动和停止阶段气体轴承产生非常大的摩擦磨损,以及气体轴承承载力低、刚度低、阻尼小、稳定性较差等问题,设计并改进一种新型动静压S-CO_(2)润滑径向可倾瓦轴承结构。设计并搭建S-CO_(2)润滑轴承实验台,针对于实验台转子刚启动和极低转速工况,对新型S-CO_(2)润滑动静压径向轴承在静压状态下的动态特性进行实验研究,得到轴承的动态刚度和动态阻尼,并分析静压对轴承动态性能的影响。实验结果表明,设计的S-CO_(2)动静压径向可倾瓦轴承在启停阶段,在轴瓦与轴颈之间产生了足够的静压压力,可将二者完全分隔开,从而能减少启停阶段的摩擦磨损;随着静压压力的增大,轴承X、Y方向上的整体刚度、主阻尼都增大,且2个方向的主刚度系数差别不大,而交叉刚度和交叉阻尼都接近于0。研究结果为进一步揭示S-CO_(2)润滑径向轴承动压状态特性提供参考。

静压转台导轨油膜静态性能分析与优化

为解决大型重载静压转台承载性能不足的问题,以ZT45SW型转台底座导轨油垫为研究对象,针对测试过程中油膜无法浮起的现象,设计了扇形、圆形、回形、双回形4种油腔,基于FLUENT仿真分析,研究了不同工况对4种油膜的静态性能(承载力、刚度、最大温升、平均温升)的影响规律,确定了各油垫适用的工况。综合对比,双回形腔油膜的静态性能最佳,基于响应面法对油腔结构尺寸优化后,减小了油膜压力集中的现象,提高了油膜静态性能;通过实验验证了仿真模型的准确性。

不同微结构静压轴承油膜流动特性研究

在剪切力和压缩力共同作用下,液体静压轴承黏性油膜的液阻和流速会发生变化,导致油膜的散热能力不稳定,而增加油膜流动阻力,减小流动速度可以有效提高油膜的散热能力。为增加流体的扰动进而增强换热,在静压轴承工作面上加工不同的微结构(矩形、三角形、椭圆形),通过数值仿真方法研究微结构在不同跨度、不同深度、不同间距下对轴承工作面油膜流动速度的影响,得到黏性油膜增阻减速的有效范围。结果表明:综合微结构深度、跨度、间距变化对油膜液阻的影响,矩形微结构增阻效果最明显,椭圆形微结构次之,三角形微结构最差;当微结构间距单一变化时,只有矩形微结构可起到降低流场平均速度的作用。因此,矩形微结构可起到增阻减速的作用,且增阻减速的最佳间距范围为0.01~0.04 mm。

静压桩残余应力对极限承载力影响

为研究静压桩回弹特性,明确静压桩残余应力性状,使静压桩承载力能够得到有效发挥,通过静压桩沉桩及静载荷试验,结合有限元模拟方法,对不同沉桩速率和卸荷速率作用下静压桩的回弹特性进行分析,总结桩端残余应力对静压桩极限承载力的影响规律。结果表明:卸荷过程中桩体回弹量占桩体总沉降量的80%,卸荷完成桩体回弹位移逐渐稳定;沉桩结束后,桩周土体应力最大达到被动土压力的4.5倍,卸荷后浅部土体桩周侧压应力消散程度大于深部土体;桩端土体应力消耗越多,桩端残余应力越小,卸荷后桩端土体回弹量越多;沉桩速率和卸荷速率增加都会导致桩端残余应力减小,从而桩端土体能够提供的承载力降低,致使桩体承载力降低。研究认为静压桩残余应力是影响承载力的主要因素,卸荷速率对静压桩残余应力的影响最为明显。

均质黏性土中静压沉桩桩土界面孔压增量及有效土压室内试验研究

研究饱和黏性土中静压沉桩引起的桩土界面孔压增量及有效径向应力的变化规律对工程实践具有重要意义。利用自制的大比例模型试验系统,通过双壁开口和闭口管桩,实现了开口和闭口桩桩身表面嵌入式安装微型测试元件,得到了考虑孔压增量的桩土界面有效径向应力的变化规律。研究结果表明:入土深度越大,桩土界面孔压增量及有效径向应力越大,闭口桩桩土界面超孔压大于开口桩;桩身上部桩土界面超孔压和有效径向应力小于桩身下部;同一入土深度,随着桩身h/L的增加,桩土界面土压力存在侧压力“退化”的现象;特定试验条件下,闭口和开口桩桩土界面超孔压与上覆有效土体自重比值最大值分别是61.2%和52.1%,桩土界面有效径向应力是超孔压的3.76~5.46倍。桩土界面超孔压和有效径向应力与桩身h/L位置有关。

考虑温度因素对带有柔性结构的静压气体轴承稳定性影响研究

为了研究静压气体轴承在工作状态下,温度对带有柔性结构的静压气体轴承柔性结构挠度变形量、流场流态及稳定性的影响规律,本文建立了带有柔性结构的静压气体止推轴承三维(3D)模型。首先,采用流-固-热多物理场耦合的计算方法,分析了工作状态下温度变化对静压气体轴承柔性结构挠度变形量、气膜流场流态及气膜稳定性的影响。然后,通过设计静压气体轴承试验台,对轴承受到载荷冲击时的振动情况进行测试,将测试结果与仿真分析结果对比,验证了仿真计算的可靠性。计算结果表明,环形柔性薄板在节流孔处的挠度变形量随温度升高而增大,当气膜间隙h=12μm的情况下,工作温度T=100℃相较于工作温度T=-20℃的挠度变形量提升了43%;其他条件相同下,随着温度的升高,气膜内气旋的范围逐渐减小;工作温度越高,受到载荷后轴承振动幅度越小。实验测试结果表明,随着工作温度的升高,轴承稳定性越高,与仿真分析结果基本一致。该研究为此类轴承在超精密领域的应用提供了理论参考。

Ti_(2)AlNb合金粉末热等静压成形的组织和性能

分别采用等离子旋转电极雾化法(Plasma rotating electrode process,PREP)和无坩埚感应熔炼超声气体雾化法(Electrode induction melting gas atomization,EIGA)制备了Ti_(2)AlNb洁净预合金粉末,并对预合金粉末进行了表征。通过热等静压(Hot isostatic pressing,HIP)工艺制备了Ti_(2)AlNb合金,研究了制粉工艺对Ti_(2)AlNb合金显微组织与力学性能的影响。试验结果表明,与PREP法相比,EIGA法制备的Ti_(2)AlNb粉末振实密度更高;基于粉末热等静压近净成形技术,在1030℃/140 MPa/3 h的条件下开展了Ti_(2)AlNb叶轮的成形研究,有限元模拟结果显示,粉末振实密度越高,部件热等静压后变形程度越小,综合考虑构件成形,优选振实密度更高的EIGA制粉工艺制备Ti_(2)AlNb粉末合金复杂部件。

基于不同加工工艺的微孔节流空气静压轴承的特性研究

随着超精密加工技术和地面微低重力仿真的发展,相关产业对空气静压轴承的性能要求越来越高。由于传统的孔式节流器其结构特点不能完全满足实际使用的需要,节流孔直径与气膜间隙同一数量级的微孔节流空气静压轴承因其良好的刚度和承载特性,越来越受到关注。但在微孔节流器的发展过程中,微孔的加工工艺却限制了其推广应用。针对目前常用的三类微孔加工工艺,进行了理论仿真研究,通过建立不同加工工艺轴承仿真模型,运用双向流固耦合仿真方法,对比分析了基于不同加工工艺的微孔节流空气静压轴承的动静态特性。研究结果表明:锥孔类轴承承载性能优于其他两类,但耗气量大且在小间隙时刚度较差;薄壁直孔类轴承承载性能稍逊,但在大间隙下轴承刚度较佳;嵌套类轴承承载性能较差,但在小间隙下轴承刚度较大且耗气量较低。

带人字槽和轴向微通槽的动静压气体轴承静态特性

设计带人字槽和轴向微通槽的动静压气体轴承,运用FLUENT对其静态特性进行仿真分析,通过改变轴向微通槽深度、偏心率、气膜厚度、供气压力等参数,研究其对轴承刚度和承载能力的影响。结果表明:其他条件不变,偏心率越大,轴承刚度越小、承载能力越大;人字槽可以提升气体轴承的承载能力和刚度,主轴转速越快,动压效应越强,轴承刚度和承载能力越大;随微通槽深度增加,轴承刚度先增大后保持稳定,轴承承载能力先增大后减小,因此当微通槽深度过大时,轴承刚度变化不大,但轴承承载能力会减小。

流体静压力通过Ca^(2+)/CaMKⅡ/MAPK信号通路调控髁突软骨细胞增殖与凋亡

目的:考察30 kPa流体静压力调控髁突软骨细胞增殖及凋亡的分子机制。方法:体外培养大鼠髁突软骨细胞,分为4组:正常压力组、30 kPa压力组、KN93对照组、30 kPa压力+KN93组。5-乙炔基-2'脱氧尿嘧啶核苷(5-ethynyl-2'-deoxyuridine,EdU)标记法测定细胞增殖。流式细胞术法检测细胞凋亡比例。荧光探针法检测细胞内Ca^(2+)水平。Western blot法检测细胞钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(calcium/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ,CaMKⅡ)、p-c-Jun、c-Jun、磷酸化的细胞外信号调节激酶1/2(phosphorylated extracellular signal-regulated kinase 1/2,p-ERK1/2)、细胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2,ERK1/2)、p-p38、p38蛋白表达。结果:与正常压力组相比,30 kPa压力组细胞增殖率均降低;凋亡率均提高;细胞内Ca^(2+)水平升高;CaMKⅡ蛋白表达上调,(p-c-Jun)/(c-Jun)、(p-ERK1/2)/(ERK1/2)、(p-p38)/(p38)的比值均增加,差异具有统计学意义(P<0.01)。与30 kPa压力组相比,30 kPa压力+KN93组细胞增殖率均提高;凋亡率均降低;细胞内Ca^(2+)水平降低;CaMKⅡ蛋白表达下调,(p-c-Jun)/(c-Jun)、(p-ERK1/2)/(ERK1/2)、(p-p38)/(p38)的比值均降低,差异具有统计学意义(P<0.01)。结论:30 kPa静压力持续作用髁突软骨细胞,可抑制细胞增殖,促进细胞凋亡,提高细胞内Ca^(2+)水平,其作用机制为Ca^(2+)通过CaMKⅡ激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinases,MAPK)信号通路。

液体静压运动副的四轴联动精密加工机床结构设计

大口径平面、球面、非球面光学元件广泛应用于光刻机、高能激光器、高分相机等高端装备的光学系统中,尺寸大于400 mm×400 mm、表面轮廓精度均方根值(root mean square,RMS)优于1μm等技术指标是大口径光学元件在磨削加工阶段的目标精度要求。磨削工艺主要面临如何实现高平滑的表面轮廓加工以及控制亚表面损伤层深度等问题。根据已有的实验研究,磨削机床采用高精度的液体静压运动副,可以有效地提高光学元件抛光后表面轮廓的平滑程度以及降低亚表面损伤层的厚度。具备上述特性的高性能磨削机床国外对中国禁运,而国内尚无成熟的商品。因此,文章研制了一种采用液体静压运动副的四轴联动精密加工机床,分析了机床的主要构型,进行了机床主要运动部件的精度分配,完成了基于液体静压运动副的X/Y/Z/C四轴的设计方案,最后进行了光学元件磨削加工工艺实验,实现了380 mm×541 mm口径微晶玻璃磨削面形精度±0.471μm(RMS值)、表面粗糙度Ra0.3μm的加工目标。

VAV系统中定静压与变静压控制分析

本文从设计的角度,对变风量系统中定静压与变静压模式的控制原理及方法进行了详细的分析与描述,并对两种模式的优点与缺点进行比较。提出了定静压控制的成功关键在于风道静压值的合理选择,而变静压系统控制成功的关键在于空调系统设计的合理性、空调的正确使用及响应时间的设定。

低净空环境旋喷静压复合桩的试验研究

在既有建筑的加固改造过程中,桩基础是既有建筑地基基础加固改造或托换的重要手段,但是常规的设备和工艺往往无法满足在既有建筑内部低净空条件下大桩径、大桩长、高承载力桩基础的施工要求。针对此类需求,将锚杆静压桩技术和水泥土复合桩技术相结合,提出低净空下旋喷静压复合桩技术,并研发了旋喷静压一体化成套设备。通过现场足尺试验,验证了该项技术施工工艺的可行性,并通过现场试验对旋喷静压复合桩、旋喷桩及静压桩的施工工艺、单桩承载力、桩身内力等进行了对比分析,试验证明:与传统的静压桩、旋喷桩相比,旋喷静压复合桩的承载力大幅提高。

基于AMESim的大型磨齿机静压支承转台特性研究

为提升大型数控磨齿机的加工精度,研究了磨齿机静压支承转台的整体结构和工况以及分析了求解油膜厚度和输出流量的理论模型,初步得出了偏载对油膜厚度具有较大影响。为了进一步验证,在分析现有参数设计方法的基础上,利用AMESim软件建立系统模型,对不同工况和结构参数进行系统动态仿真分析。仿真结果表明:静压支承转台结构参数可以保证转台产生足够的承载力,流量脉动对油膜厚度变化率的影响不到0.4%,偏载对油膜厚度变化率的影响最大为13%,静态和动态仿真结果均与实际数据相符,性能测试结果满足磨床设计要求。

层状土中静压桩连续贯入现场试验与数值模拟

为探讨层状土中静压桩连续贯入过程的沉贯特性,依托上海市某桩基工程开展静压桩贯入过程现场试验,探究沉桩阻力随贯入深度的演变规律,并结合ABAQUS数值模拟,明确静压桩贯入过程中沉桩阻力、桩周土体竖向应力、径向应力以及径向位移的变化规律。结果表明:层状土的软硬程度制约着沉桩阻力的大小;当桩端贯入浅部粉质黏土层和淤泥质黏土层时,沉桩阻力增长较慢甚至出现减小趋势,当桩端贯入到深部砂质粉土层、粉质黏土层和粉砂层时,沉桩阻力增长较快,其中在砂质粉土层中增长率最高可达174%;桩周土体中竖向应力和径向应力与土层性质密切相关,竖向应力和径向应力最大值均出现在桩端贯入至黏质粉土层时,分别为558.0、1 178.0 kPa,当桩端贯入到下部较软的淤泥质黏土层时,最大竖向应力和径向应力均出现明显退化现象,径向应力退化率达到52%;径向位移随径向距离的增加而减小,其变化规律基本反映了土层性质的变化特征。

热等静压对一种激光增材制造镍基高温合金组织与性能的影响

以ZGH451合金为研究对象,利用OM、SEM、EBSD等手段研究了热等静压前后的微观组织和力学性能。结果表明,经热等静压工艺处理后,ZGH451合金试样熔池消失,微观组织仍为柱状晶,晶粒尺寸和方向基本和沉积态试样保持一致,未出现再结晶和晶粒长大现象。合金显微缺陷大量减少,微孔体积分数由0.226 5%下降至0.000 512 5%,有效直径由80μm下降至13.5μm。随着热等静压处理温度的升高,位错密度逐渐降低。经热等静压工艺处理后,残余应力从拉应力变为压应力,抗拉强度未发生明显改变;维氏硬度和断后拉伸率大幅上升,HIP1180工艺处理的ZGH451合金维氏硬度从HV 411上升至HV 430,增加了4.7%;断后伸长率提高了35.29%。经过合适的热等静压工艺处理后,使ZGH451合金获得了良好的拉伸性能。

截桩迫降与描杆静压桩组合纠倾技术的应用分析

针对某高层建筑纠倾加固工程,在分析倾斜原因的基础上,确定了“锚杆静压桩止倾加固,截桩迫降纠倾”的组合纠倾加固方案,详细阐述了锚杆静压桩止倾加固与截桩迫降纠倾设计方案流程关键控制节点。该案例的成功实施,表明截桩迫降与锚杆静压桩组合纠倾技术运用于高层建筑纠倾加固效果良好,经济社会效益明显,对类似工程具有参考与借鉴价值。

解密静压导轨STC 1250HD硬核实力

只要轻轻一推,无需任何进一步操作,12 t重的立柱便可在床身上加速。领先的机床制造商斯达拉格全新开发的STC 1250 HD五轴联动加工中心配有带静压轴承的卧式直线轴。这一技术实现了无摩擦滑动,从而可大大提升金属去除率,改善动态性能,延长刀具寿命。

定静压变风量系统静压设定值的确定方法

确定合适的静压设定值是定静压控制的变风量空调系统节能、稳定运行的关键。介绍了国外定静压控制的变风量空调系统静压设定值的确定方法,并运用该方法对一实际系统进行研究。提出了先确定最不利环路,再确定风系统的静压设定值的现场改进调试方法,并在同一项目中运用两种方法分别确定了系统的静压设定值,其得出的结果相同。两种方法均能较为准确地确定合适的静压设定值,对定静压变风量空调系统的调试与运行有参考价值。