空间滚动轴承MoS_(2)薄膜三体接触摩擦分析

目的针对太空尘导致的固体润滑轴承失效机理难以揭示的问题,提出采用分子动力模拟的方法,从原子尺度对空间滚动轴承二硫化钼(MoS_(2))润滑薄膜的摩擦特性进行研究。方法首先建立MoS_(2)薄膜的原子模型,在此基础上,根据实际场景,将MoS_(2)薄膜的摩擦接触条件分为两体和三体接触。其次,通过对比两体和三体接触的摩擦结果,探究三体接触条件下MoS_(2)薄膜的摩擦磨损机理。最后,通过改变基底结构,探究粗糙基底对MoS_(2)薄膜三体接触磨损的影响。结果三体接触对薄膜的磨损和摩擦系数均小于两体接触。在相同的滑移速度下,磨料的自旋速度越快,摩擦系数越低,但薄膜上出现的损伤越多。三体接触条件下,基底的粗糙表面不利于薄膜吸附,并且加快了薄膜的磨损。结论三体与两体接触的摩擦磨损机理不同。三体接触摩擦过程中,薄膜表面不会出现犁削现象进而造成薄膜的撕裂。原子尺度下,摩擦过程中磨料的自旋作用削弱了薄膜表面切向力的积累,从而有效减小了摩擦力,减少了薄膜磨损。在保持磨料滑移速度不变的情况下,磨料的自旋速度会对薄膜的摩擦和磨损产生影响。在三体接触摩擦过程中,粗糙基底上的微凸结构阻碍薄膜运动,增大了摩擦力,薄膜与基底接触面积的减少削弱了基底与薄膜的吸附性。

基于接触摩擦模型汽车盘式制动器场分布分析

汽车制动器制动过程中温度场、应力场等相互耦合,对系统的可靠性具有重要影响。针对应广泛的盘式制动器开展研究,根据制动原理,对影响会制动的关键参数进行分析,并根据车型参数进行验证。采用接触摩擦模型,对制动器的盘、片的热力耦合特性进行分析,建立数学模型,并采用ABAQUS建立仿真模型。选取紧急制动工况,设置制动初速度,获取各种特性参数场的分布规律,并对热力耦合特性进行分析;搭建盘式制动器性能分析台架,选取相同的紧急制动参数,获取整个制动规程中温度变化规律。结果可知:制动盘片接触的过程为非均匀接触,峰值压力为27.47MPa,最高接触应力为123.2MPa,均满足材料强度的使用要求;试验测试结果最高温度为562℃,出现在整个制动过程的结束前0.9s;仿真与试验测试温度变化趋势一致,且误差小于5%,表明摩擦接触模型分析结果是可靠的,为此类研究提供参考。

环形驻波超声波电机定转子接触摩擦模型

超声波电机的接触摩擦模型对电机结构设计和性能优化具有重要作用。针对环形驻波超声波电机定转子接触摩擦问题,采用库伦摩擦+黏性摩擦定律建立了定转子接触摩擦模型。采用所建立的模型分析了一个振动周期内接触界面的摩擦力变化情况,也研究了定子不同径向振幅以及结构参数对电机输出性能的影响。最后,测量了电机的转矩-转速特性,并将测量值与计算值进行对比,二者吻合度较好。另外,对比了基于库伦摩擦定律所建立模型的转矩-转速特性计算值,对比结果表明,与基于库伦摩擦定律所建立的模型相比,基于库伦摩擦+黏性摩擦定律所建立的模型能更准确地描述定转子接触界面的摩擦传动特性。

计及接触摩擦的多片钢板弹簧刚度特性的研究

建立某重型载货汽车后悬架12片等厚钢板弹簧自由状态模型,利用ANSYS软件的接触非线性功能,进行钢板弹簧的刚度特性分析,得到其载荷-变形曲线和应力分布;同时对钢板弹簧进行试验。结果表明,刚度的计算值和测试值基本吻合,应力的计算值和测试值误差较小,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况。

接触摩擦单元的理论及其应用

本文在Ｋａｔｏｎａ的基础上提出以新接触摩擦单元直接取节点接触应力作为基本未知量，模拟两物体间的摩擦滑动、张开和闭合过程。接触单元的几何和静力约束条件在刚度方程中作为补充方程。运用虚位移原理导出了适用的等效单元刚度－约束矩阵，并给出了相应的对称化方法，使该单元具有容易与标准有限元程序联接和计算稳定的优点。计算的结果与理论解非常吻合。作为应用实例，还研究了节理对混凝土坝基的影响。

改进的拉氏乘子法在接触摩擦问题中的应用

以节理单元的刚度系数作为罚方法中的罚参数，将改进的拉格朗日乘子法应用于接触摩擦问题。给出了模拟物体接触时粘结、滑动与张开或闭合的迭代求解格式及刚度对称化方法。并对某坝基变形进行了分析。

基于振动监测的静载荷滑动轴承接触摩擦故障诊断实验研究

采用静载荷滑动轴承试验台模拟轴颈-轴承从液体润滑状态逐步向干摩擦状态过渡时的接触摩擦故障的发生和发展过程,进而利用振动信号诊断滑动轴承的接触摩擦故障;通过对特征参数进行归一化处理得到无量纲特征参数,进而通过无量纲特征参数的适当数学组合得到无量纲诊断准则,并探讨了无量纲诊断准则的适用性.结果表明:利用所得到的无量纲诊断准则进行轴颈-轴承接触摩擦故障诊断时无须建立用于模式识别的标准模,可实现快捷方便的故障诊断;无量纲诊断准则对工况不敏感,而对故障更敏感,适用于可变工况下滑动轴承的故障诊断,且诊断成本较低.

基于摩擦信号的滑动轴承接触摩擦故障的状态监测

摩擦信号与固有振动信号混叠造成滑动轴承的接触摩擦故障诊断困难。针对此特点,在不分离摩擦信号的条件下提出了一种基于摩擦信号强度的接触摩擦故障监测方法。该方法首先结合EMD和非线性峭度确定摩擦信号发生的时刻,然后改进灰色B型绝对关联度以计算摩擦信号对相邻固有振动信号的冲击强度,以此衡量摩擦信号的相对大小,进而监测滑动轴承接触摩擦故障。仿真和试验证明了该方法的有效性,为监测滑动轴承故障提供了一种新思路。

旋转与非旋转体间接触摩擦诱发振动的理论分析

在对旋转与非旋转体接触摩擦引起振动机理分析的基础上，建立了非旋转体在接触摩擦力作用下的振动方程，并研究了其运动规律，发现非旋转体在滑动期的运动是一种以非旋转体的低阶固有振动为主的周期性粘滑振动，它与一般接触面之间由摩擦引起的粘滑振动不同，不论是粘着期还是滑动期，非旋转体都在振动，振动幅值与周期的大小不仅与静、动摩擦系数有关，而且与非旋转体的几何形状、物理参数。

薄板轧制的接触摩擦及其对轧制力的影响

借助非线性有限元软件Marc,采用弹塑性有限元方法对轧制力进行了模拟,模拟结果与实测值对比说明计算模型是精确可靠的。利用此模型,在压下量及其他条件不变情况下只改变接触摩擦,计算了接触摩擦的改变对轧制力的影响。得出了轧制力沿接触弧的分布、摩擦力沿接触弧的分布及接触摩擦与轧制力的关系等一些有意义的结果。

板料冲压加工数值模拟中接触摩擦问题的研究

在分析汽车覆盖件形状特征及冲压过程接触状态变化的基础上,提出了基于微分几何和参数曲面的外推式逐级扩散搜索新算法,该方法避免了大量重复接触点的判断和点与曲面之间最短距离的计算,提高了搜索效率。用修正的罚函数法和库仑摩擦定律分别对接触点的法向接触力和切向摩擦力进行计算,并根据接触单元的形状实现了接触力从被接触点到接触单元节点的转化。通过算例分析验证了所用方法的可行性和有效性。

板带轧制过程中的三维接触摩擦模型

为解决压力加工中工具与工件间的接触摩擦问题，根据金属流动对摩擦的反作用，在轧辊和工件之间引入了一层极薄的摩擦单元并将其编入三维弹塑性大变形有限元程序。通过调节摩擦元尺寸厚度和β因子，实现了对薄板轧制过程中间介质的几何尺寸模拟和物理特征模拟。该法不用对摩擦力大小、方向及中性点位置进行假定，通过计算能够得到全部有关信息。

接触摩擦因素对钢丝绳有限元结果影响性分析

钢丝绳在矿井实际工作中绳股中的实际载荷并不明确,而实际工作载荷对工作的安全性至关重要。通过对6×7IWS同向捻钢丝绳进行理论分析,在有限元分析软件中建立空间结构和尺寸均与实际相符的模型;在进行相应的网格划分后,设定相关参数;选择现场常见的工况设定相应的边界条件,即钢丝绳一端约束所有自由度,另一端施加载荷进行仿真计算。为了明确摩擦力对计算结果的影响将计算分成2组,一组采用忽略摩擦力存在的情况,对照组采用考虑摩擦力的情形且根据实际工况中测定的摩擦因数进行赋值计算。结果表明,如忽略摩擦力进行分析,所得数据与实际工况相差较大,因此对于实际工况中的仿真计算不易采用忽略摩擦的简化计算方法。

板料成形接触摩擦过程的有限元模拟技术研究

本文在分析了板料成形过程接触摩擦问题特点的基础上 ,提出了接触搜索、界面滑动约束、法向接触力以及摩擦力计算等问题的有限元模拟算法 ,建立了板料成形过程接触摩擦问题的有限元模拟模型 ,最后通过数值算例与飞机蒙皮拉形模拟试验结果的比较 ,验证了此模型计算精度及数值稳定性良好。

基于声发射监测的静载荷滑动轴承接触摩擦故障诊断的实验研究

在利用振动信号诊断静载荷滑动轴承接触摩擦故障的基础上,利用声发射监测方法对静载荷滑动轴承接触摩擦故障进行诊断.研究表明,与振动信号相比,声发射信号的频率响应范围更宽,所包含的信息量更大,能较好地反映轴承的摩擦规律,故障特征明显,易于识别,参数稳定性较好,因而可以更有效地诊断静载荷滑动轴承接触摩擦故障.

考虑接触摩擦效应时的弹性地基杆系有限元法

运用虚功原理推导出考虑接触摩擦效应时的弹性地基杆系有限单元法的单元刚度矩阵。计算分析表明:当地基比较坚硬且与梁的接触较为粗糙时,摩擦效应将会较显著地减小结构的内力与变形。

基于接触摩擦的多片式钢板弹簧悬架预应力的计算

采用基于接触摩擦的有限元方法,在Ansys中使用面-面接触单元建立钢板弹簧有限元模型.对一组多片式钢板弹簧悬架进行预应力的计算,并与用传统预应力计算方法得到的结果和行业推荐值进行比较分析,证明新的方法更能反映簧片实际的受力情况.由此对簧片的自由曲率半径和自由弧高进行修正,既能满足设计要求,又能提高整副钢板弹簧的使用寿命.

径向驻波型超声波电机接触摩擦特性建模与分析

超声波电机的接触摩擦模型对电机输出性能优化、控制电路设计具有重要的作用。现有对超声波电机接触摩擦模型的研究,大多基于库伦摩擦模型,其计算结果的精度有待进一步提高。该文基于Dahl摩擦模型对一种径向驻波型超声波电机的接触摩擦特性进行建模和分析。首先介绍电机的结构,然后分析定子的振动、定转子间的接触摩擦以及转子的旋转运动,考虑定子振动的瞬态响应过程,基于Dahl摩擦模型建立径向驻波型超声波电机定转子接触摩擦传动模型。利用所建立的模型,研究接触界面的摩擦力、不同负载下电机的速度响应情况以及电机的转矩-转速特性。最后测试样机的转矩-转速特性,将理论计算值与实验值进行对比,二者基本吻合,证明所建立模型的有效性。此外,该文也对基于库伦摩擦模型的计算值进行对比分析,结果表明:相比于库伦摩擦模型的计算值,基于Dahl摩擦模型的计算值具有更高的精度。

汽车无级自动变速器接触摩擦条件的模拟

汽车无级变速传动是一种带式摩擦传动 ,摩擦系数是汽车无级变速器CVT(ContinuouslyVariableTransmission)的重要传动参数 ,汽车无级自动变速器油CVTF(ContinuouslyVariableTransmissionFluid)的摩擦系数受接触状态的影响较大。CVT金属钢带与带轮之间的接触近似为锥体和柱面的接触 ,因接触线较短 ,则沿接触线长度方向的曲率变化可以略去不计 ,这样可以将钢带与带轮的接触问题简化为一对轴线平行的当量圆柱体的接触问题来处理。以接触应力相等为等效的接触状态 ,采用环块摩擦实验机模拟的方法 ,对汽车无级自动变速器CVT带轮和钢带的接触条件进行了模拟。

钢板弹簧刚度特性及接触摩擦的非线性有限元分析

传统的钢板弹簧计算方法在精确建立力学模型时难度较大。考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、片间接触和摩擦等多种非线性因素,建立某钢板弹簧的计算模型。提出考虑由相邻叶片所组成的接触对上接触压力和应力的分布分析方法,计算不同摩擦系数和载荷情况下的变形、等效应力和接触摩擦力对板簧力学性能的影响,以及不同簧片接触对之间接触压力、摩擦应力,接触总应力的相关性,得到若干研究结果。所提出的方法为进一步研究钢板弹簧中相邻叶片之间的非线性状态提供参考。