石油井安全阀弹簧蓄能密封性能分析及结构优化

为研究一种适用于超高压石油井安全阀用密封圈,设计一种适用于做往复运动的弹簧蓄能密封圈结构方案,并分析密封圈唇口结构对密封性能的影响规律。通过构建V形等效弹簧建立二维轴对称模型,借助ABAQUS有限元仿真软件分析不同唇口结构的接触应力状态;以泄漏量为指标,评价单唇和双唇在介质压力35、70、105 MPa和相对运动速度4~8 mm/s下的密封性能;并在双唇口结构优化的基础上,分析唇口角度和唇口间距对密封性能的影响规律。结果表明:在70 MPa介质压力以下,单/双唇结构的密封性能随介质压力变化的趋势相同,随着介质压力逐渐升高,双唇结构的优势逐渐明显;双唇优化后,唇口角度和唇口间距仅对唇口局部接触压力分布有影响,对密封性能的影响十分有限;相对运动速度对2种结构的密封性能影响具有相同的规律;双唇结构密封性能整体比单唇结构提高约25%。

基于神经网络的唇封结构优化方法

旋转唇形密封广泛用于机械行业,其密封圈的设计合理性直接影响着密封性能。采用有限元仿真、数值仿真等技术,研究唇口各个关键参数对密封圈性能的影响规律,并结合深度学习技术,利用Pytorch框架搭建出唇封性能神经网络预测模型,拟合出唇封各相关结构参数和其密封性能(泄漏率、摩擦力)之间的影响规律;利用建立的模型在参数空间中找到密封性能最优的一组参数值,通过经典唇封数值仿真技术验证该神经网络模型的准确性,提高了唇封结构优化设计效率。结果表明,基于Pytorch框架所搭建的非线性人工神经网络可建立精度较高的唇封结构参数和密封性能的非线性映射关系,利用这种方法可以快速找到优化程度更高的唇封结构参数,提高了唇封结构优化设计效率。

变轨距转向架微动磨损机理与实验研究

变轨距转向架能高效解决不同轨距所导致跨国联运效率低下问题。表面处理技术可有效降低轮轴间的摩擦磨损,但其减磨微观机理尚不清楚。因此,该文利用分子动力学模拟,从微观角度建立转向架轮轴间三维微动磨损模型进行仿真分析与实验验证。结果表明,轮轴两表面间在接触应力下产生微凸起接触,微凸起挤压变形黏附,分离时凸起黏附物受剪切力脱附,从而形成微动磨损。基于分子动力学模拟的分析方法对“摩擦磨损与润滑”课程的微动磨损分析内容方面具有重要的应用价值,能帮助学生直观感受微动磨损的宏观作用效果。

盾构机唇形密封流固热耦合仿真研究

盾构机主驱动唇形密封性能直接影响整台盾构机的施工效率。盾构机主驱动唇封密封介质为润滑脂,工作时唇口温度可达50~60℃,为更好地预测唇封的密封性能,考虑润滑脂流变特性、唇口温度对流场分析、密封材料的影响,建立盾构机唇形密封流固热耦合仿真模型。利用流速分离法推导润滑脂二维雷诺方程,采用赫兹接触模型计算粗糙峰接触压力,结合有限元软件开展热力耦合分析,实现唇封温度场及摩擦力矩、泄漏率等关键性能参数的定量预测。结果表明:考虑温度场后唇封最大接触压力减小,接触宽度增大,摩擦力矩减小。温度对唇封应力应变状态及密封性能产生较大影响,这对盾构机主驱动唇形密封设计具有一定指导作用。

改进的用于军用车辆目标检测的RetinaNet

目标检测作为信息技术学界的热门话题,无论是科研院校,还是大型的技术型企业,都在追寻着最优秀的目标检测算法,RetinaNet技术的提出者FacebookAI团队参考了大量目标检测的案例,使其在目标检测领域成为炙手可热的方法,它比YOLOv3更加优秀,也没有Fastest R-CNN复杂,十分适用于对指定特征目标的识别。就RetinaNet在军用车辆目标检测方面展开了研究,并提出了一点改进意见。

面向新工科的滚动轴承章节实验分析教学案例

针对新工科建设中工程专业对机械结构设计的需求,探索"机械设计基础"课程的教学新模式。在设计急停工况下圆锥滚动轴承润滑性能实验中,融合信息技术进行学科交叉教学方法,通过搭建实验台,锻炼学生的动手能力,用实验结果验证理论分析,打通本研融合培养模式。

基于分子动力学模拟的光刻胶转移机理分析

以光刻过程中的头盘润滑为例,利用分子动力学模拟的方法分析光刻胶从盘片转移到光刻头的过程,研究温度变化对光刻胶转移的影响,进而提出光刻胶转移机理,有效预防光刻失效。结果表明,随着温度的升高,光刻胶分子间作用力逐渐减小,光刻胶与光刻头间的吸引力逐渐增大,转移量随温度的增加而增加。该研究为“摩擦磨损与润滑”的教学提供了新思路,对后续利用分子动力学模拟方法进行仿真研究工作具有一定的参考价值。

基于SIMPACK的天棚全主动悬挂仿真分析

SIMPACK是针对机电系统运动学原理开发的多体动力学分析软件,其以多体系统计算动力学为基础,覆盖多个专业领域,具有操作简单、适用性广、直观灵活等特点。为对接国内高校机械大类专业普遍开设的"机械设计课程设计",以某型地铁列车为例,利用SIMPACK软件建立车体动力学模型,开发适用于全路段的天棚全主动悬挂控制方案。仿真结果表明,所设计的天棚全主动控制系统能有效降低车体横向振动加速度,改善列车行驶舒适性。研究工作为"机械设计课程设计"的教学提供了新思路,对后续利用SIMPACK进行仿真研究工作具有一定的参考价值。

海洋生物水下粘附机理及仿生研究

生物粘附行为往往是生物在长期进化过程中获得的一种特殊功能或者生存能力,然而仿生水下粘附材料和结构如何充分再现生物材料的自适应能力一直是工程材料领域的研究难点.本文作者基于自然界中丰富的粘附方式,详细介绍了几类典型海洋生物(贻贝、藤壶、沙塔蠕虫、章鱼、?鱼、鲍鱼、海胆)的水下粘附机理,并概述了相关的仿生设计(如DOPA改性水凝胶、吸盘贴、海胆机器人等)及其应用前景.最后,对目前海洋生物粘附机理和相关仿生研究进行归纳总结,阐述存在的问题,提出深入研究典型海洋粘附生物"粘附-脱附"的动态过程和调控机理的必要性,并进一步指出仿生粘附研究在未来可逆、可控、绿色的发展方向和趋势.

考虑变速条件的斯特封磨损寿命预测方法

磨损导致的泄漏是往复密封在服役期间常见的失效形式,目前密封圈磨损寿命的预测主要采用实验方法,其过程复杂且时间、经济成本较高,仿真是达到密封圈磨损寿命预测目的较好的途径,但当前缺少对磨损重要因素—速度合适的仿真处理方法。针对实际工程应用密封系统磨损寿命评估的需求,基于混合润滑模型及Rhee磨损理论提出了考虑变速条件的往复密封磨损寿命预测方法,通过分析给定工况下的密封圈唇口轮廓磨损变化情况,模拟了唇口接触压力、接触宽度、接触变形以及反向泵回率等密封性能随磨损时间累加的演化过程,实现了密封圈磨损寿命预测的目标。结合实际工程应用斯特封,进行了与平均速度处理方法的寿命预测对比。结果表明:变速处理法下磨损失效周期泄漏率为3.24 mL/h,平均速度处理法下泄漏率为0.24 mL/h,预测结果存在明显差异,速度的瞬态变化是往复密封磨损仿真速度是不可忽略的因素。