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虚拟样机技术在提升机疲劳寿命分析中的应用

计算机仿真 2022年第4期39卷 392-397页

作者：刘义陈国定常州机电职业技术学院江苏常州213164 西北工业大学机电学院陕西西安710072

摩擦提升机的主轴以及卷筒的疲劳损坏是摩擦提升机最为重要的故障方式,因此摩擦提升机的主轴以及卷筒的疲劳设计是其重要的设计内容之一。传统的采用常幅对主轴和卷筒进行疲劳分析同其在实际工况中的情况有较大的的出入,实用性受到一定... 详细信息

摩擦提升机的主轴以及卷筒的疲劳损坏是摩擦提升机最为重要的故障方式,因此摩擦提升机的主轴以及卷筒的疲劳设计是其重要的设计内容之一。传统的采用常幅对主轴和卷筒进行疲劳分析同其在实际工况中的情况有较大的的出入,实用性受到一定的限制。利用虚拟样机建模技术,综合利用了模态柔性体和有限元柔性体两种建模方法,构造摩擦提升机虚拟样机计算模型,能够比较真实的反应摩擦提升机的工作动态特性,得到摩擦提升机完整工作循环的动应力响应,并在此基础上完成主轴和卷筒的疲劳寿命分析。利用此种方法,解决了摩擦提升结构在动载作用下的动应力响应的计算问题;因此,结合虚拟样机技术对摩擦提升机进行疲劳寿命估算,其实用性更好。

关键词：摩擦提升机柔性体多体动力学疲劳

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冷液滴/热液池碰撞混合及温度特性

物理学报 2019年第23期68卷 208-216页

作者：方龙陈国定西北工业大学机电学院

创建了"高速-红外"同步摄影装置,并利用该装置开展了大量的冷液滴/热液池碰撞实验,观测了冷液滴/热液池碰撞过程中混合换热区域的形态及温度变化,分析了工况条件对碰撞过程中冷热液体混合换热的影响,并建立了碰撞混合换热区域平均温度... 详细信息

创建了"高速-红外"同步摄影装置,并利用该装置开展了大量的冷液滴/热液池碰撞实验,观测了冷液滴/热液池碰撞过程中混合换热区域的形态及温度变化,分析了工况条件对碰撞过程中冷热液体混合换热的影响,并建立了碰撞混合换热区域平均温度与工况条件间无量纲关系.通过研究发现:冷液滴/热液池碰撞区域温度迅速升高的主要原因为冷/热液体发生了混合;在碰撞初始阶段,冷液滴并没有与热液池迅速融为一体,而是以新月状"变形液滴"的形式存在;在中心射流向上移动的过程中,正在混合的冷/热液体分成两部分,一部分混合液体流向中心射流,而另一部分流向液池底部;混合区域的平均温度在碰撞初始阶段随着碰撞时间的增加先略有下降随后又迅速增加,但其升高进程会被空腔坍缩打断,并在空腔坍缩后达到极值点,随后因中心射流的出现而产生波动现象;混合区域平均温度极值点的温度值与碰撞韦伯数满足一定的无量纲关系,而平均温度极值点出现时间与液滴弗劳德数满足一定的无量纲关系.

关键词：同步摄影装置液滴碰撞热液池温度特性

单晶刚玉砂轮磨削AerMet100钢磨削温度场

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哈尔滨工业大学学报 2015年第7期47卷 103-109页

作者：王涛陈国定西北工业大学机电学院西安710072

为研究单晶刚玉（SA）砂轮磨削Aer Met100超高强度钢表面完整性形成机理需要,采用试验和数值分析方法,从宏观和微观两方面对磨削温度场展开研究.试验建立Aer Met100钢的本构模型,为数值分析提供基础;实施磨削力和温度测量试验,根据结果... 详细信息

为研究单晶刚玉（SA）砂轮磨削Aer Met100超高强度钢表面完整性形成机理需要,采用试验和数值分析方法,从宏观和微观两方面对磨削温度场展开研究.试验建立Aer Met100钢的本构模型,为数值分析提供基础;实施磨削力和温度测量试验,根据结果确定作用于工件表面的磨削热载荷;分别建立数值分析模型,对磨削热作用形成的磨削区温度场及磨粒切削作用形成的磨削点温度场进行分析计算;分析宏观磨削区温度场和微观磨削点温度场的特征及工艺参数的影响.结果表明,磨削温度处于190～500℃,与磨削工艺参数正相关,磨削点温度场最高温度位置位于工件与磨粒接触区边缘前端,温度可达到约820℃,磨削点温度场的影响深度约为5～10μm.

关键词：单晶钢玉砂轮超高强度钢磨削温度场宏观磨削区温度场微观磨削点温度场

“定制”与“广义”概念下的指尖密封结构优化

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航空学报 2007年第6期28卷 1506-1512页

作者：苏华陈国定西北工业大学机电学院陕西西安710072

为了获得高性能的指尖密封结构型式,根据指尖密封的结构组成特点,提出了"定制"型线和"广义"型线概念下的指尖密封结构优化策略,以及反映指尖密封基本组成特征和具有"单元叠加"功能的最小优化单元。通过采用统一优化法和分步优化法对两... 详细信息

为了获得高性能的指尖密封结构型式,根据指尖密封的结构组成特点,提出了"定制"型线和"广义"型线概念下的指尖密封结构优化策略,以及反映指尖密封基本组成特征和具有"单元叠加"功能的最小优化单元。通过采用统一优化法和分步优化法对两类指尖密封结构的多目标优化问题进行了优化分析,研究结果表明,"定制"型线指尖密封结构优化和"广义"型线指尖密封结构优化的策略和方法,可以达到同步降低指尖密封迟滞率和综合刚度的多目标优化目标,是获得具有良好综合性能的指尖密封结构的有效途径。从工程意义上讲,"广义"型线指尖密封结构优化技术更具选择指尖密封性能优化取向和程度的优势。

关键词：机械设计指尖密封多目标优化 “定制”型线 “广义”型线

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冷液滴/热液膜碰撞形态及二次液滴特性研究

西北工业大学学报 2020年第3期38卷 494-500页

作者：方龙陈国定西北工业大学机电学院陕西西安710072

冷液滴/热液膜碰撞现象广泛存在于工业应用中,而液滴与液膜间温度差异会影响到液滴/液膜碰撞形态及其二次液滴的特性。针对先前研究的不足,设计制造了冷液滴/热液膜碰撞试验装置并开展了大量冷液滴/热液膜碰撞试验,基于此获得了冷液滴... 详细信息

冷液滴/热液膜碰撞现象广泛存在于工业应用中,而液滴与液膜间温度差异会影响到液滴/液膜碰撞形态及其二次液滴的特性。针对先前研究的不足,设计制造了冷液滴/热液膜碰撞试验装置并开展了大量冷液滴/热液膜碰撞试验,基于此获得了冷液滴与热液膜碰撞判断准则,建立了二次液数量、尺寸分布和温度与碰撞参数之间的无量纲关系。结果表明,冷液滴/热液膜碰撞后有碰并、冠状液膜成形及溅射3种形态,且3种形态可通过文中提出的判断准则辨识;二次液滴数量随着飞溅参数的增加而增加,二次液滴的无量纲直径分布在0~0.3的范围内且二次液滴尺寸概率密度分布为威布尔分布,二次液滴温度与液膜温度较为接近,二次液滴的温度均在液膜温度的90%以上,同时二次液滴的温度随着二次液滴无量纲直径的增加略有减小的趋势。

关键词：冷液滴热液膜碰撞试验判断准则二次液滴液滴温度

轴承腔油滴/固体壁面斜碰撞的试验及理论研究

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西北工业大学学报 2016年第4期34卷 627-634页

作者：方龙陈国定西北工业大学机电学院陕西西安710072

针对先前研究工作的不足,采用VOF(volume of fluid)方法建立了用于油滴/固体壁面斜碰撞分析的三维对称数值模型,并设计制作了相应的试验装置。通过试验研究和数值分析相结合的方式,分析了油滴/固体壁面斜碰撞后沉积油膜在倾斜壁面上沿... 详细信息

针对先前研究工作的不足,采用VOF(volume of fluid)方法建立了用于油滴/固体壁面斜碰撞分析的三维对称数值模型,并设计制作了相应的试验装置。通过试验研究和数值分析相结合的方式,分析了油滴/固体壁面斜碰撞后沉积油膜在倾斜壁面上沿不同方向的铺展特性,根据大量的数值计算结果建立了沉积油膜最大特征直径与油滴入射工况条件之间的无量纲化函数关系;最后根据能量守恒的原理推导出一个判断油滴/壁面斜碰撞状态的方法,并借助试验结果对文中的判断方法进行了验证,证实了该判断方法的可靠性。文中开展的研究工作为轴承腔中油气两相流动分析提供了基础理论依据,具有较高的学术意义和工程应用价值。

关键词：试验轴承腔油滴斜碰撞铺展特性特征直径碰撞状态

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指尖密封的温度场及热结构耦合分析

航空动力学报 2009年第1期24卷 196-203页

作者：苏华陈国定西北工业大学机电学院西安710072

以单梁-双层密封片为单元建立了指尖密封热分析模型,依据指尖密封的实际工况确定了指尖密封热分析边界条件,通过有限元分析获得了不同工况条件下指尖密封的温度场分布,结果表明指尖密封的最高温度分布区域与高压腔气体温度高低有关,随... 详细信息

以单梁-双层密封片为单元建立了指尖密封热分析模型,依据指尖密封的实际工况确定了指尖密封热分析边界条件,通过有限元分析获得了不同工况条件下指尖密封的温度场分布,结果表明指尖密封的最高温度分布区域与高压腔气体温度高低有关,随着高压腔气体温度升高,最高温度分布区域自指尖靴部向高压密封片中部转移.在指尖密封热分析基础上进行了指尖密封热结构耦合分析,获得了考虑热效应的指尖密封的迟滞特性和接触性能.与不考虑温度影响的指尖密封性能分析结果相比,考虑热效应下的指尖密封的迟滞量减小,指尖与转子间的接触压力明显增大.

关键词：指尖密封温度场热结构耦合

航空发动机热区轴承腔壁面油膜流动及温度特性

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航空动力学报 2020年第4期35卷 682-692页

作者：方龙陈国定西北工业大学机电学院西安710072

将热区轴承腔壁面油膜划分为若干上下游相互关联的流动控制单元,结合壁面油膜流动状态以及油滴的运动状态进行单位时间内各壁面油膜控制单元中的油滴/油膜碰撞转移分析,基于此构建壁面油膜控制单元的非定常质量、动量和能量方程,并利用M... 详细信息

将热区轴承腔壁面油膜划分为若干上下游相互关联的流动控制单元,结合壁面油膜流动状态以及油滴的运动状态进行单位时间内各壁面油膜控制单元中的油滴/油膜碰撞转移分析,基于此构建壁面油膜控制单元的非定常质量、动量和能量方程,并利用Matlab自编软件求解获得轴承腔壁面油膜厚度分布、流动速度分布和温度分布特性,最终形成轴承腔壁面油膜流动及温度特性分析的方法。结果表明:在所研究的工况范围内,轴承腔壁面油膜厚度分布在0~1 mm内,油膜速度分布在0~5 m/s范围内,壁面油膜温度分布在100~140℃范围内;轴承腔左右两侧的壁面油膜厚度、速度和温度都随着周向角度的增加而不断增加,且在相同工况下轴承腔壁面油膜的最高温度比最低温度增加了约为13%;随转子转速的增加,轴承腔壁面油膜的速度及温度是增加的,而壁面油膜的厚度是减小的;随着进油量的增加,轴承腔壁面油膜厚度和速度是增加的,而油膜温度略有下降。开展的航空发动机热区轴承腔壁面油膜流动及换热特性研究工作,为轴承腔润滑系统的精确设计提供了理论支持和基础数据。

关键词：热区轴承腔壁面油膜油膜厚度油膜速度油膜温度

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基于迭代技术的有误差单幅线图的计算机解释

模式识别与人工智能 2005年第5期18卷 615-620页

作者：储珺高满屯陈国定南昌航空工业学院土木建筑系南昌330034 西北工业大学机电工程学院西安710072

提出一种利用迭代技术从单幅有误差线图恢复平面立体定量结构的新算法。根据线图中隐含的平面立体上棱线和平面之间的从属关系,建立平面立体参数满足的一些基本约束和迭代中止的目标函数,联立基本约束得到一个线性方程组。最小二乘解作... 详细信息

提出一种利用迭代技术从单幅有误差线图恢复平面立体定量结构的新算法。根据线图中隐含的平面立体上棱线和平面之间的从属关系,建立平面立体参数满足的一些基本约束和迭代中止的目标函数,联立基本约束得到一个线性方程组。最小二乘解作为选代初始值,将棱线再投影到投影平面上,与原线图对应线段加权平均并求最优解,重复执行,直到目标函数小于设定阈值。算法可以从准确线图和有误差线图正确恢复平面立体三维结构,对有误差线段和节点进行校正。实验验证了算法的有效性。

关键词：线图透视投影平面立体迭代误差校正