非均匀接触压力分布条件下预应力摩阻损失研究

为探究桥梁预应力锚索在非均匀接触压力分布条件下的预应力摩阻损失情况,本文特以理论分析为依据,探讨了在非均匀接触压力条件下的预应力摩阻损失理论解析式,分别以弯曲角度和摩擦系数为自变量,结合数值模拟和工程实测数据对比分析。研究结果表明:1)预应力孔道弯曲角度越大,考虑非均匀接触压力的预应力摩阻损失增长速率越快,预应力束弯曲角度较小时,数值模拟结果更接近传统解析结果,弯曲角度较大时,模拟结果更接近考虑非均匀接触压力下的解析值;2)摩擦系数与预应力摩阻损失呈正相关,预应力弯曲角度较大时,考虑非均匀接触压力的解析式中,摩擦系数对摩阻损失的影响与有限元计算结果更为相近;3)工程实测数据结果显示,小角度弯曲钢束摩阻损失占总损失约52%,当钢束弯曲角度较大时,摩阻损失占据了所有损失的90%以上。本文研究结果可为桥梁工程中后张预应力技术的应用提供一定的借鉴与参考。

机床部件非均匀接触对系统精度稳定性影响研究现状

针对机床结合部非均匀接触对系统精度时变特性的影响问题,文章综述了机床运动副和紧固部件结合部的几何特征误差引起的非均匀接触特性对系统精度稳定性影响的研究现状,主要体现在运动副部件形位误差造成运动过程滚动体接触部位处于非均匀接触时变状态、紧固结合面的加工形位误差和粗糙度特征的切向非均匀分布及其法向误差幅值的非均匀变动、刮研结合面呈现的非均匀接触点误差特征;并且这些接触部位在部件非对称力矩、非均匀预紧力、振动、温度、运动形式等变动因素作用下,呈现结合部形位的非均匀非线性变化特点,成为影响精密机械系统精度稳定性关键因素,并导致了机床精度的复杂非线性时变特性,造成结合部对机床精度变动产生机理的研究困难;因此,需要重点突破机床结合部的几何特征误差曲面建模、形位非线性变动预测和几何特征误差对机床精度时变特性预测等关键技术,深入研究机床结合部的非均匀应力场的形成与表征、结合部的非均匀温度场建模及变动特性研究、力热作用的结合部摩擦时变特性,揭示结合部几何误差特征造成的机床精度时变机理,增进机床精度稳定性优化设计和精度稳定性技术体系。

具有非均匀接触模式的网络传播建模与分析

大部分病毒传播模型具有均匀混合假设,即在一个群体中,每个个体有相同的几率被一个与之相邻的被感染节点感染。然而由于个体免疫系统,生活习惯以及对病毒信息预警所持的态度各有不同,个体之间感染病毒的概率也将不尽相同。因此,网络中存在异质接触模式的病毒传播动力过程成为一个新的研究方向。为了研究非均匀接触模式对病毒传播的影响,以SIS模型为基础,在BA无标度网络上结合非均匀平均场理论,提出了一种具有非均匀接触模式(即具有不同特性的人群具有不同的病毒感染率)的改进型SIS模型,分析求解了传播阈值,并通过蒙特卡罗仿真验证了阈值表达式的有效性。仿真结果表明,非均匀接触SIS模型的阈值由两种人口比例按权重构成,且与网络结构参数有关。

断层接触非均匀性对米尺度断层黏滑失稳成核过程的控制

非均匀性是野外断层的重要特征,我们利用预制的具备接触非均匀性的米尺度岩石断层开展黏滑实验,模拟野外地震失稳过程.通过观测预制岩石断层发生的多个黏滑事件的应变时空演化,并对比断层接触非均匀性测定结果发现:(1)断层的接触弱段是成核最先启动,即最早发生预滑的区域,随失稳临近,预滑区域扩展且滑动速率增加,与厘米尺度均匀断层相比,准静态过程的预滑扩展不明显,向准动态过程转变突然且迅速;(2)断层的接触强段在成核期间一直处于闭锁状态,应力升高,且随失稳临近增幅加强,强段的屈服是断层从缓慢破裂到快速破裂的转折点,接触强段的持续闭锁在以往的厘米尺度均匀断层黏滑实验中较为少见;(3)加载速率以及加载历史是影响米尺度断层成核持续时间的重要因素,随加载速率变慢,成核持续时间变长,随加载历史变长,断层趋于均匀化,成核持续时间变短.上述研究结果明确提供断层接触非均匀性控制成核过程的直接证据.这不仅有助于将实验结果向可操作的地震预测实践转化,也有助于促进(大陆浅源)地震前兆机理的探索及理解.

基于分层分区域虚拟材料方法的丝杠螺母结合部精确建模研究

为了建立精确的滚珠丝杠螺母结合部模型,基于多目标优化方法获取其结合部虚拟材料模型的参数,构建了精确的结合部虚拟梯度材料模型,从而建立了准确的滚珠丝杠螺母结合部动力学模型,并通过实验对此方法建立的动力学模型进行了实验验证。结果表明:基于虚拟梯度材料法建立的结合部模型具有较高的精度,梯度结构材料层的宏观材料特性在空间上呈现与接触应力随滚珠相位角分布相同的变化,据此能够充分表征滚珠轴承中滚珠和滚道接触面间接触应力分布不均匀的特性。

多片湿式离合器配对摩擦副径向温度分布

针对多片湿式离合器在机械传动过程中产生的热失效问题,研究了工作过程中摩擦副元件的非均匀接触及温度分布。基于多片湿式离合器的工作原理,建立了包括摩擦副间界面比压、冷却润滑、摩擦因数、热变形以及非均匀接触在内的离合器接触特性分析计算模型,并通过动态转矩测量、摩擦副元件测温、静态比压台架试验等验证理论模型完成对接触应力和径向温度分布研究的适用性,同时给出基于径向温度梯度的实时离合器摩擦副热失效判定方法。理论及试验结果表明,在花键力的作用下,多片湿式离合器摩擦界面名义接触比压随远离活塞端逐渐衰减;润滑流量对离合器散热效果显著,随着流量增加,冷却效果收益逐渐减小;即使对于良好磨合的摩擦副元件,其静态比压不均匀分布仍非常明显,摩擦副元件静态非均匀接触使得接触表面压力分布极不规则,存在局部高压区。局部高压区承压超过平均接触比压的4~6倍;摩擦副元件径向温度梯度热变形具有密切的相关性,对于2 mm厚度的钢片,当内外径温差超过100~120℃时,对偶钢片翘曲变形较为明显,易引起离合器工作失效。

基于分区域虚拟材料方法的轴承结合部精确建模方法研究

针对滚动接触可动结合部虚拟材料模型未考虑滚动体与滚道接触应力分布不均的问题,提出了一种分区域虚拟材料结合部建模方法。以滚珠轴承为例,首先建立了可用于分析不同滚珠相位角处接触应力分布情况的滚珠轴承理论模型。然后,基于此模型获得的滚珠与滚道接触应力分布特性,采用分区域虚拟材料结合部模型等效表征非均匀接触特性,最终建立了考虑非均匀接触的滚珠轴承结合部虚拟材料模型。搭建了含不同尺寸滚珠轴承的主轴箱实验平台,通过试验验证此建模方法的有效性。结果表明:分区域虚拟材料结合部建模方法是一种表征滚珠与滚道接触应力分布不均的有效方法。