织构滑移表面对滑块轴承摩擦学性能的影响 被引量：10

1

作者 林起崟 魏正英 +1 位作者 王宁 陈渭 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期101-107,共7页

为了揭示表面织构对轴承摩擦学性能的影响以指导轴承微织构的优化设计,采用速度滑移边界表征表面织构宏、微观相互作用的综合效果,并将其施加到有微织构的轴承表面,研究了织构的分布位置、面积等宏观参数对滑块轴承摩擦阻力和承载能力... 为了揭示表面织构对轴承摩擦学性能的影响以指导轴承微织构的优化设计,采用速度滑移边界表征表面织构宏、微观相互作用的综合效果,并将其施加到有微织构的轴承表面,研究了织构的分布位置、面积等宏观参数对滑块轴承摩擦阻力和承载能力的影响规律.分析结果表明:表面织构可以降低轴承的摩擦阻力,且织构面积越大减阻效果越显著;低速时减阻能力与织构分布位置无关,高速时织构越靠近出口减阻效果越好;表面织构的分布位置对轴承承载能力的影响显著且复杂,特别是无量纲织构区域的起始点和终止点的位置;轴承表面完全织构化将显著降低承载能力;表面织构位于进口时可以提高承载能力,位于出口时将会降低承载能力.上述结果说明合理的表面织构设计可以有效提高轴承的摩擦学性能. 展开更多

关键词 表面织构 滑块轴承 摩擦学性能 速度滑移 摩擦阻力 承载能力

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高速滑动轴承流固耦合传热及流场分析 被引量：15

2

作者 林起崟 魏正英 +1 位作者 唐一平 卢秉恒 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期28-32,58,共6页

通过建立高速滑动轴承的轴瓦-润滑油-轴颈的流固耦合传热系统,将单个传热外边界条件变成内边界,采用计算流体动力学(CFD)方法求解该耦合系统的连续性方程、能量方程和Navier-Stokes方程组,得到耦合系统的温度场、流场和流固界面传热量,... 通过建立高速滑动轴承的轴瓦-润滑油-轴颈的流固耦合传热系统,将单个传热外边界条件变成内边界,采用计算流体动力学(CFD)方法求解该耦合系统的连续性方程、能量方程和Navier-Stokes方程组,得到耦合系统的温度场、流场和流固界面传热量,解决轴瓦、润滑油、轴颈之间的流固界面的温度和换热系数等传热边界条件难以确定的问题。结果表明:高速滑动轴承油膜压力随着供油压力的增加、轴颈转速的提高而增大;随着轴颈转速提高,油膜将发生破裂,提高供油压力可以抑制油膜破裂的发生;提高供油压力、轴颈转速,加剧润滑介质的流动,均能一定程度地降低轴颈的温度;轴瓦与油膜之间的传热大于轴颈与油膜之间的传热,轴颈、轴瓦与润滑介质之间的传热与润滑介质温度相关。 展开更多

关键词 高速滑动轴承 流固耦合传热模拟 计算流体动力学(CFD) 灵敏度分析

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织构滑移表面对轴承承载能力和空穴的影响 被引量：4

3

作者 林起崟 魏正英 +1 位作者 王宁 陈渭 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期85-90,共6页

为揭示表面织构对滑动轴承摩擦学性能的影响,指导滑动轴承微织构的优化设计,提出双系数数值滑移边界来表征表面织构宏微观相互作用的综合效果,并将其施加到有微织构的轴承表面;采用相变模型描述空化现象,研究了织构区域的位置、面积等... 为揭示表面织构对滑动轴承摩擦学性能的影响,指导滑动轴承微织构的优化设计,提出双系数数值滑移边界来表征表面织构宏微观相互作用的综合效果,并将其施加到有微织构的轴承表面;采用相变模型描述空化现象,研究了织构区域的位置、面积等宏观参数对滑动轴承承载能力和空穴的影响规律.最后采用文献所述实验轴承进行分析,验证了该双系数数值边界的正确性.研究表明,空穴区域处的织构不会影响润滑液膜压力和轴承承载能力;织构区域前端会产生低压效应而其末端会产生动压效应;织构位于压力上升区域时可以提高承载能力,且承载能力随该区域织构表面面积的增大而增大,但织构位于压力下降区域时将降低承载能力并加剧空化现象. 展开更多

关键词 滑动轴承 表面织构 速度滑移 承载能力 空穴

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晶粒尺寸对多晶铜接触力学特性的影响 被引量：2

4

作者 林起崟 张瑜寒 +2 位作者 洪军 王晨 张宁静 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第19期2312-2320,共9页

为研究晶粒尺寸对材料接触力学特性的影响,考虑多晶铜基体弹塑性变形情况,基于分子动力学方法,在原子尺度下模拟了金刚石压头与不同晶粒尺寸的铜基体的接触与分离过程。研究结果表明:在不同晶粒尺寸下,多晶铜黏着接触过程中的最大黏着... 为研究晶粒尺寸对材料接触力学特性的影响,考虑多晶铜基体弹塑性变形情况,基于分子动力学方法,在原子尺度下模拟了金刚石压头与不同晶粒尺寸的铜基体的接触与分离过程。研究结果表明:在不同晶粒尺寸下,多晶铜黏着接触过程中的最大黏着力基本保持不变,最大法向接触力随晶粒尺寸的减小表现出先增大后减小的趋势。纳米硬度和接触刚度分别与接触过程中的塑性能和弹性能的变化相关,且纳米硬度与接触刚度的变化总体成负相关。最后,采用公共近邻分析方法研究了多晶铜基体弹塑性变形过程,研究发现晶界数量对材料的纳米硬度有重要影响,并进一步影响其接触力学特性。 展开更多

关键词 多晶铜 纳米硬度 接触刚度 接触力学 弹塑性变形

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时变条件下滑动轴承系统的多物理场耦合分析 被引量：1

5

作者 王宁 魏正英 +1 位作者 林起崟 陈渭 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期6-11,共6页

针对传统非耦合分析方法无法研究轴颈、油膜与轴瓦之间的相互作用以及普通流-固耦合方法无法真实反应轴承运转工况的问题,提出了一种融合计算流体动力学、流-固耦合和热流耦合的瞬态分析方法,分析了时变条件下轴承系统速度、压力和温度... 针对传统非耦合分析方法无法研究轴颈、油膜与轴瓦之间的相互作用以及普通流-固耦合方法无法真实反应轴承运转工况的问题,提出了一种融合计算流体动力学、流-固耦合和热流耦合的瞬态分析方法,分析了时变条件下轴承系统速度、压力和温度的多物理场耦合,并分析了空化现象的影响,精确计算了恒定载荷下的偏心率和温升场,以及从启动到稳定过程的轴心轨迹.同时,分别考虑腔结构、轴颈转速和载荷对油膜压力、偏心率、温升和气穴的影响,并将计算结果与相关文献的实验结果进行比较.结果表明:所得计算结果与实验结果较吻合;轴承的轴心轨迹呈螺旋形;油腔数目对轴心轨迹、气穴和温升的影响很大. 展开更多

关键词 轴承耦合系统 多物理场耦合 空化

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液体火箭发动机U形环密封界面优化设计

6

作者 黄伟旋 岳婷 +4 位作者 林起崟 党琰 周意葱 闫嘉霖 洪军 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期15-22,共8页

U形密封环是液体火箭发动机常用的一种密封结构,其密封性能是决定发动机可靠性的关键因素。为研究U形环的密封机制,改善其整体结构的密封性能,构建U形环密封结构的有限元分析模型,分析常温预紧工况和低温工作工况下密封环的密封性能。... U形密封环是液体火箭发动机常用的一种密封结构,其密封性能是决定发动机可靠性的关键因素。为研究U形环的密封机制,改善其整体结构的密封性能,构建U形环密封结构的有限元分析模型,分析常温预紧工况和低温工作工况下密封环的密封性能。结果表明:相对于常温(20℃)预紧工况,低温(-183℃)工作工况下U形环密封面的有效接触宽度和接触应力更大,但仍存在密封面接触不充分的问题。采用密封界面形貌的优化设计方法对U形环密封界面进行优化设计,优化后U形环密封面从平坦形貌变为非平坦的非线性形貌,低温工作工况下U形环密封面的有效接触宽度增加了138%,接触应力分布均匀程度提升了99%,密封面的有效接触宽度大幅增加,接触应力分布的均匀性大幅改善,整体结构的密封性能显著提升。 展开更多

关键词 U形密封环 密封性能 优化设计 接触宽度 接触应力

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陀螺仪浮子组件胶接结构参数对结构静动态性能影响分析

7

作者 高国良 贾一鸣 +4 位作者 王朝仕 潘志富 王晨 洪军 林起崟 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期653-662,共10页

为了减小高精度陀螺仪浮子组件胶接结构的装配应力,保证结构的稳定性,开展了胶接结构参数对其静动态性能的影响研究。建立了陀螺仪浮子组件胶接结构的有限元模型,并分别以剪切应力分布的均匀性和固有频率作为胶接结构静态和动态性能的表... 为了减小高精度陀螺仪浮子组件胶接结构的装配应力,保证结构的稳定性,开展了胶接结构参数对其静动态性能的影响研究。建立了陀螺仪浮子组件胶接结构的有限元模型,并分别以剪切应力分布的均匀性和固有频率作为胶接结构静态和动态性能的表征,研究了胶层厚度、胶层长度、浮筒厚度和胶层形状等对结构静态和动态性能的影响。研究结果表明:在一定范围内增大胶层厚度和长度,并采用抛物线形胶层有助于扩大胶层的优势承载区域,有效改善应力分布的均匀性;合理增大浮筒厚度能使胶接结构的前六阶固有频率下降,且阶数越大,下降幅度越大;胶层厚度对胶接结构动态性能的影响较小。研究结果对陀螺仪组件的设计和研究具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 胶粘连接 装配结构 装配连接表面 静态性能 动态性能

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螺栓拧紧起始点对发动机导管连接性能的影响

8

作者 闫嘉霖 岳婷 +2 位作者 周意葱 党琰 林起崟 《制造业自动化》 2024年第11期94-100,共7页

目前在液体火箭发动机导管装配过程中,焊接变形产生的端面法兰轴线偏斜会导致导管与配对法兰装配后的连接系统产生应力集中、密封失效等问题。从螺栓拧紧起始点入手,应用有限元数值分析方法研究了导管连接偏斜状态下拧紧起始点的变化对... 目前在液体火箭发动机导管装配过程中,焊接变形产生的端面法兰轴线偏斜会导致导管与配对法兰装配后的连接系统产生应力集中、密封失效等问题。从螺栓拧紧起始点入手,应用有限元数值分析方法研究了导管连接偏斜状态下拧紧起始点的变化对发动机导管最大装配应力、密封件接触应力分布均匀性等性能的影响。针对配对法兰在不同偏斜角度下螺栓拧紧起始点对装配应力及密封性能的影响进行了对比分析,研究了不同偏斜方向下螺栓拧紧起始点对导管连接性能的影响。研究表明在同偏向下偏斜角度不同时,应依据偏斜角度大小选取对应的远离或靠近两法兰间距最值的拧紧起始点,并总结出导管与螺栓组最大装配应力值随偏斜方向的变化而发生整体增大或减小的变化规律。 展开更多

关键词 导管连接性能 法兰螺栓连接结构 偏斜状态 拧紧起始点 装配应力 密封性能

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面向装配结构的拓扑优化参数影响分析 被引量：1

9

作者 林起崟 贾一鸣 +2 位作者 周意葱 王晨 洪军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期291-303,共13页

随着当前精密与超精密加工技术水平的提升,单个机械零部件的加工质量已经能够满足精度要求,但是现有的装配结构的质量却难以保障。为了提高面向装配结构连接性能拓扑优化方法的鲁棒性,同时给加工制造提供多种拓扑优化布局,以弹性装配结... 随着当前精密与超精密加工技术水平的提升,单个机械零部件的加工质量已经能够满足精度要求,但是现有的装配结构的质量却难以保障。为了提高面向装配结构连接性能拓扑优化方法的鲁棒性,同时给加工制造提供多种拓扑优化布局,以弹性装配结构为优化对象,对装配接触结构拓扑优化过程中优化参数对优化过程的影响进行分析。基于不同过滤半径对优化结果的影响规律,引入“各向异性过滤”方法,消除了装配体拓扑优化过程中出现的“界面效应”。另外为提高所优化结构的可加工制造性,引入两种最小长度控制方法,对两者的优化效果进行对比分析讨论,最终保证拓扑优化设计结果的可加工制造性。最后分析了光滑Heavside函数中锐度因子与阈值参数对优化结果的影响机制。 展开更多

关键词 装配接触压力 拓扑优化 装配界面设计 优化参数分析 加工制造性

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环槽阶梯轴承系统瞬态响应分析研究

10

作者 魏正英 王宁 +1 位作者 林起崟 陈渭 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期12-17,共6页

为了研究润滑介质、转子和轴瓦之间的相互作用,探讨了一种用于超高速主轴的环槽阶梯滑动轴承系统对摩擦学性能的影响.分析了该轴承系统对受到不同形式外载荷时的瞬态响应特性,采用一种融合计算流体动力学和流固耦合的瞬态分析方法对该... 为了研究润滑介质、转子和轴瓦之间的相互作用,探讨了一种用于超高速主轴的环槽阶梯滑动轴承系统对摩擦学性能的影响.分析了该轴承系统对受到不同形式外载荷时的瞬态响应特性,采用一种融合计算流体动力学和流固耦合的瞬态分析方法对该轴承系统完整模型进行数值分析,同时采用基于压力的相变条件研究润滑介质的空化现象.对一个润滑速度场可视化实验轴承系统和一个文献中的轴承系统进行分析,实验结果验证了该瞬态耦合分析方法的正确性,通过对环槽阶梯轴承系统从静止启动到稳定运转这一瞬态工作过程进行分析,获得了外载荷的形式和大小、转速及进水压力对轴承系统润滑特性和轴颈轨迹的影响规律. 展开更多

关键词 轴承耦合系统 环槽阶梯轴承 瞬态响应 流固耦合 载荷形式

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装配体结构与装配界面材料刚度协同优化方法

11

作者 周意葱 林起崟 +2 位作者 王晨 邵衡 洪军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期53-61,共9页

接触问题的高度非线性使得同时实现装配结构高材料利用率与接触界面均匀应力分布并非易事,现有考虑接触界面应力分布的结构拓扑优化大多需要较复杂的处理过程及较大的计算资源。针对该问题,提出装配体结构与材料刚度协同优化思路;采用... 接触问题的高度非线性使得同时实现装配结构高材料利用率与接触界面均匀应力分布并非易事,现有考虑接触界面应力分布的结构拓扑优化大多需要较复杂的处理过程及较大的计算资源。针对该问题,提出装配体结构与材料刚度协同优化思路;采用先结构拓扑优化后材料刚度优化的顺序优化策略,先通过结构拓扑优化实现装配结构的高材料利用率,再以结构拓扑优化后的输出作为材料刚度优化的输入,通过材料刚度优化实现接触界面的均匀应力分布;该思路具有可直接采用成熟拓扑优化方法而无须进行复杂处理以考虑接触非线性的特点。进一步建立接触问题中的结构拓扑与材料刚度协同优化模型,提出基于Von Mises应力的结构拓扑与材料刚度协同优化方法,优化过程中无须进行敏度分析。最后以典型弹性-刚性装配结构与弹性-弹性装配结构为设计对象,进行结构拓扑与材料刚度协同优化应用验证。 展开更多

关键词 结构拓扑优化 材料刚度优化 协同优化 接触应力

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均化接触应力的双线性材料刚度优化设计 被引量：2

12

作者 周意葱 林起崟 +2 位作者 张宁静 洪军 杨楠 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期212-220,共9页

装配连接界面是承载和保障机械装备实现既定功能的载体,其连接界面接触应力分布均匀性是影响机械装备磨损、疲劳、裂纹的关键因素,对机械装备高性能服役具有“锚定”作用。为改善连接界面接触应力分布均匀性,开展了材料刚度优化设计研... 装配连接界面是承载和保障机械装备实现既定功能的载体,其连接界面接触应力分布均匀性是影响机械装备磨损、疲劳、裂纹的关键因素,对机械装备高性能服役具有“锚定”作用。为改善连接界面接触应力分布均匀性,开展了材料刚度优化设计研究。首先,以接触应力方差为目标函数,以弹性模量为设计变量,基于渐进优化原理,构建了一种材料刚度优化设计方法。然后,分别针对有无摩擦工况下两个典型接触问题开展了材料刚度优化设计。结果表明,材料刚度优化可大幅降低接触应力方差,验证了本方法在提升连接界面接触应力分布均匀性上的有效性。进一步研究不同问题、不同摩擦因数取值下摩擦行为对优化结果的影响,发现摩擦行为的影响程度大小与问题边界、约束等情况密切相关。 展开更多

关键词 装配连接界面 接触应力 分布均匀性 材料刚度优化设计 摩擦行为影响

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自适应参数驱动的装配界面形状主动设计方法 被引量：1

13

作者 周意葱 林起崟 +4 位作者 王晨 黄伟旋 张国悦 侯乔 洪军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期212-222,共11页

应力分布均匀程度是衡量精密机电产品装配精度和性能稳定性的重要指标,均匀的应力分布也是当前精密机电产品装配过程所追求的目标之一。形状设计是改善装配界面接触应力分布的重要途径,针对当前基于应力分布的装配界面形状主动设计方法... 应力分布均匀程度是衡量精密机电产品装配精度和性能稳定性的重要指标,均匀的应力分布也是当前精密机电产品装配过程所追求的目标之一。形状设计是改善装配界面接触应力分布的重要途径,针对当前基于应力分布的装配界面形状主动设计方法中初始参数取值难以确定,且相关参数对优化过程计算效率、数值计算稳定性影响较大的问题,提出了一种根据优化过程中接触应力分布均匀程度变化信息来调节优化参数的自适应参数计算方法。并以典型单螺栓连接结构为设计对象,对比了采用自适应参数设计方法与采用固定参数设计方法分别进行装配界面形状主动设计后的结果。理论分析结果表明:该方法可以很好地解决基于应力分布的装配界面形状主动设计方法中初始参数难以确定的问题,同时提高了优化效果、计算效率和优化过程中的数值计算稳定性。 展开更多

关键词 形状主动设计 自适应参数 装配界面 接触应力 分布均匀性

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