轴孔协调接触建模与试验研究

传统的轴孔接触解析模型通常研究轴与带孔无限大平面的接触问题,未考虑孔壁厚度对轴孔接触特性的影响。本文考虑孔壁厚度对轴孔接触特性的影响,基于Winkler弹性基础模型和几何约束条件,沿接触点的法线方向建立了轴孔协调接触解析模型。分析轴孔协调接触模型发现,接触力和接触刚度受间隙和孔壁厚度影响较大。基于图像法开展的轴孔接触试验结果表明,轴孔的接触刚度随接触深度的增大呈现非线性增大的特征,而且与以往的轴孔静态接触模型相比,本文所建立的模型与试验数据的吻合程度较高,因而本文提出的接触模型能够准确描述轴孔的协调接触特性。

新型导电橡胶在协调接触压力测量中的应用

本文介绍了一种新型感压导电橡胶；它可与后继处理电路构成前端传感模块，并与微机联成实时力传感系统．由于系统具有传感器薄，对接触面影响小等特点，适用于测量协调接触的压力情况．它已使用在检测射击运动员扣动扳机时指端压力的变化曲线中．

协调接触微动面裂纹萌生位置研究

为了探究协调接触条件下材料的微动疲劳失效机理,针对亚共晶铝硅合金ZL702A,使用有限元法建立了协调接触微动分析非线性模型,研究了试验条件下微动面的应力响应特征、断裂位置以及轴向载荷、法向载荷等因素对微动滑移量的影响,使用微动综合参数进一步验证了裂纹的萌生位置。结果表明:对于协调接触微动疲劳情形,微动表面并不一定必然存在微动滑移区,可能处于完全粘着状态,接触状态与轴向疲劳载荷、法向压力均有关系,微动滑移量几乎总是随轴向疲劳载荷的增加而增加,法向接触载荷越大,最大滑移量越小;如果存在微动滑移区,试件断裂位置处于粘滑过渡区;如果微动面处于完全粘着微动状态,试件断裂的位置处于压头与试件的接触边缘。

考虑协调接触的圆兜孔圆柱滚子轴承动力学研究

针对接触廓形高度密合的滚子-兜孔圆弧面、滚子-兜孔端面、滚子-挡边等协调接触副,基于Winkler弹性基础模型,提出一种协调接触建模方法,然后结合牛顿-欧拉动力学理论,提出考虑协调接触的圆兜孔圆柱滚子轴承的六自由度动力学建模方法,通过与文献结果和实验数据对比,验证了建模方法的有效性,在此基础上仿真研究了保持架质量偏心和内外圈角度不对中对保持架打滑/涡动、滚子打滑/偏歪斜、滚子-兜孔碰撞以及滚子-挡边碰撞的影响,结果表明:保持架质量径向偏心会加剧保持架和滚子的打滑,但有助于提高保持架涡动的稳定性,而轴向偏心会引起滚子的偏歪斜,当轴向偏心与径向偏心叠加时,滚子与兜孔、挡边更易产生边缘碰撞;内外圈角度不对中也容易引起滚子的偏歪斜,以及滚子与兜孔、挡边的边缘碰撞,但可明显降低保持架和滚子的打滑。

滚珠丝杠副非协调性接触特性研究

滚珠丝杠副中滚珠与丝杠滚道和螺母滚道的接触是一种典型的非协调性接触,这种接触的特性对滚珠丝杠副的承载能力、传动效率和定位精度等都有着重要的影响。为此,采用Hertz接触理论建立了滚珠丝杠副轴向接触刚度的求解公式,然后从滚珠丝杠副轴向负载、设计参数和材料属性等方面分析了滚珠丝杠副的接触特性,最后运用有限元分析软件ANSYS对滚珠与丝杠滚道的接触进行仿真,仿真结果与理论结果非常相近,从而验证了理论分析的正确性。研究结果为高速、重载和精密滚珠丝杠副的设计与使用提供了理论指导。

大型钢丝滚道球轴承的接触特性研究

将大型钢丝滚道球轴承中球-滚道之间的接触问题视为非协调性接触问题,采用Hertz理论分析了其非线性特性。理论分析结果表明,轴承组件的几何尺寸不影响接触特性,但其几何非线性依赖于材料的抗拉强度及硬度。采用螺旋电感测微仪对钢球-钢丝滚道和Si3N4陶瓷球-钢丝滚道两种接触方式进行了实验测试,通过对比发现,理论接触刚度均比实验测试值稍大,且相同条件下混合式的接触刚度比全钢式的接触刚度高,其主要原因是经典Hertz理论的假设忽略了库仑摩擦力的作用以及接触体弹性变形时往往伴随塑性变形的发生。理论和实验结果均表明接触体的材料非线性对接触问题影响显著。研究结果为大型钢丝滚道球轴承的预紧研究和工程应用提供了理论指导。

钢丝滚道球轴承的点接触问题有限元仿真

以某型飞行器三轴仿真转台主轴轴系中的钢丝滚道球轴承为例,通过ANSYSR对该滚珠-滚道间的非协调性接触问题进行有限元建模与仿真,发现最大接触应力发生在钢丝滚道的表面,而滚珠的最大接触应力发生在其接触面正下方短距离内。有限元分析结果有力地阐明了点蚀易在钢丝滚道接触表面形成并逐渐扩展的机理。本文的工作为进一步开展钢丝滚道的点蚀及磨损的实验研究提供了理论依据。

列车运行引起高层建筑物振动分析

建立列车—轨道—路基—周围地层—建筑物系统空间动力分析模型。地基土与建筑物基础间分协调接触变形和弹性接触变形2种情况处理。利用“m”法计算弹性接触变形系数,进行2种接触情况下运行列车对附近建筑物的振动影响动力分析。结果表明：在运行列车作用下,考虑土—建筑物之间弹性相互作用时建筑物楼层的动力响应峰值比不考虑时低5-10 dB;轴重大的列车引起的建筑物振动响应较大;建筑物各楼层的峰值振动强度在总体上随楼层单调递增;峰值振动强度在车速较低时随车速提高而增大,但车速超过某一临界值时,趋势发生改变。

PC箱梁桥腹板竖向预应力锚固系统切向刚度的研究

为解决PC箱梁桥腹板竖向预应力失效的问题,建立了腹板竖向预应力锚固系统的非协调接触理论模型,利用位势理论和GW(Greenwood-Williamson)随机粗糙表面模型,求解了弹性半空间体在表面力作用下竖向预应力锚固系统的切向静弹性刚度与张拉力的函数关系,在此基础上进行了竖向预应力模型静载试验验证.结果表明:竖向预应力锚固系统的切向刚度随竖向张拉力的增加呈非线性递增.该研究对于竖向预应力锚固系统的单自由度系统动力学模型的建立以及竖向预应力筋张拉力的定量测试具有重要意义,也为纵向预应力检测提供了理论依据.

基于非赫兹接触理论下转体桥球铰磨心应力分布分析

以往转体桥球铰都是基于现行规范简化为平面来进行协调接触应力计算的,其计算结果虽然符合工程要求,但是精度并不高,尤其是球铰圆心处的应力误差比较大,基于非赫兹接触理论来进行球铰磨心二维及三维状态下接触应力的计算,并通过与实际测量结果及实际工程数据的比较,得出相对于现行规范的简化算法,非赫兹接触理论在计算球铰磨心接触应力方面更具优越性。