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铁基多孔含油固定结合面法向动态特性研究

振动与冲击 2013年第13期32卷 56-61页

作者：屈重年伍良生马建峰夏群北京工业大学机械工程及应用电子技术学院北京100124

实验研究了多孔含油材料固定结合面法向刚度和阻尼特性,运用带有调节系数的等效单自由度结合面单位面积参数识别方法对其进行识别。该方法采用相对位移法,将任意质量为m的振动系统等效为质量是Me的标准单自由度系统。方便快速地识别出... 详细信息

实验研究了多孔含油材料固定结合面法向刚度和阻尼特性,运用带有调节系数的等效单自由度结合面单位面积参数识别方法对其进行识别。该方法采用相对位移法,将任意质量为m的振动系统等效为质量是Me的标准单自由度系统。方便快速地识别出结合面的单位面积刚度和阻尼系数,识别精度高。通过等效单自由度参数识别方法,分别识别了45号钢无介质结合面和铁基多孔材料(含油介质)结合面的法向刚度和阻尼系数。对比表明实验所用铁基多孔材料含油结合面法向动态特性优于45号钢无介质结合面,在相同的法向预紧力下,前者单位面积刚度增加40%左右,同时前者单位面积阻尼系数增大5-6倍。

关键词：多孔含油介质固定结合面等效单自由度刚度阻尼

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机械固定结合面刚度特性建模

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第8期39卷 1-5页

作者：王书亭李杰刘涛毛宽民华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

针对机械结合面G-W接触模型和M-B接触模型存在的不足,基于分形理论,提出一种能描述2粗糙面接触的配对几何粗糙特性的法向刚度力学模型.该模型在几何尺寸上独立,给出了结合面面压与刚度的解析解,能有效求解结合面配对接触的法向刚度.根... 详细信息

针对机械结合面G-W接触模型和M-B接触模型存在的不足,基于分形理论,提出一种能描述2粗糙面接触的配对几何粗糙特性的法向刚度力学模型.该模型在几何尺寸上独立,给出了结合面面压与刚度的解析解,能有效求解结合面配对接触的法向刚度.根据应变能相等的原则,把结合面法向刚度和切向刚度折合成连续体的材料属性,建立了描述结合面特性的虚拟材料模型,试验证明了该方法的有效性.

关键词：固定结合面接触力学模型刚度特性等效虚拟材料分形理论

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基于模态振型的固定结合面动态特性参数测试

南京理工大学学报 2012年第5期36卷 779-784页

作者：汪振华袁军堂胡小秋顾思闽南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为了准确获取机械固定结合面动态特性参数(动刚度和阻尼系数),提出了将所测固定结合面最弱的结合面分离的原则,建立了基于单自由度振动系统且消除了基础位移的固定结合面动态特性参数测试模型。在测试模型上完成了测试系统的设计与开发... 详细信息

为了准确获取机械固定结合面动态特性参数(动刚度和阻尼系数),提出了将所测固定结合面最弱的结合面分离的原则,建立了基于单自由度振动系统且消除了基础位移的固定结合面动态特性参数测试模型。在测试模型上完成了测试系统的设计与开发,并结合模态振型与频响函数曲线对结合面固有频率进行识别。最后对该测试系统进行了测试,从系统振型、频响函数曲线等方面验证了测试系统的正确性。该文结果为固定结合面动态特性参数测试提供了一种准确可靠的方法。

关键词：固定结合面动态特性参数动刚度阻尼系数模态振型

基于改进自适应遗传算法的固定结合面动态特性参数优化识别

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中国机械工程 2014年第3期25卷 357-365页

作者：朱坚民张统超李孝茹周冬儿上海理工大学上海200093

针对固定结合面传统建模方法精度较低和结合面的动态特性参数难以确定的问题,改进了基于弹簧阻尼单元的建模方法,提出了基于实验模态分析和改进自适应遗传算法的固定结合面动态特性参数的优化识别方法。该方法以有限元计算的理论固有频... 详细信息

针对固定结合面传统建模方法精度较低和结合面的动态特性参数难以确定的问题,改进了基于弹簧阻尼单元的建模方法,提出了基于实验模态分析和改进自适应遗传算法的固定结合面动态特性参数的优化识别方法。该方法以有限元计算的理论固有频率和阻尼比与其对应实验模态分析结果的相对误差最小为目标函数,使用改进的自适应遗传算法优化识别固定结合面的刚度和阻尼参数。以自行设计制作的固定结合面模型为研究对象进行了建模、实验、参数识别等分析,分析结果表明:所提出的方法是正确的、有效的,参数识别误差在5%以内,达到了较高的识别精度。

关键词：固定结合面动态特性参数识别改进自适应遗传算法模态分析

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固定结合面法向动态特性影响因素试验研究

煤矿机械 2011年第7期32卷 37-39页

作者：王志勇胡小秋顾思闽郭丹枫南京理工大学机械工程学院南京210094

固定结合面普遍存在于各类机床,影响固定结合面法向动态特性的主要因素多种多样。应用试验方法对固定结合面法向动态特性参数进行识别。基于大量的试验数据,分析结合面面压、粗糙度、材料、介质等因素对固定结合面法向动态特性参数的影... 详细信息

固定结合面普遍存在于各类机床,影响固定结合面法向动态特性的主要因素多种多样。应用试验方法对固定结合面法向动态特性参数进行识别。基于大量的试验数据,分析结合面面压、粗糙度、材料、介质等因素对固定结合面法向动态特性参数的影响规律,并验证以往相关理论的正确性,提出改进固定结合面法向动态特性参数的措施,为机床的模态分析及优化设计提供了真实有效的数据。

关键词：固定结合面法向影响因素特性参数

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固定结合面法向静态特性模型研究

制造技术与机床 2012年第8期 45-49页

作者：张慧锋关立文李金峰清华大学精密仪器与机械学系北京100084

分析了以往学者们对载荷-变形规律所作的处理,提出了一种新的拟合模型。设计了结合面静态特性实验台,通过实验,研究了结合面法向刚度随载荷的变化规律。应用指数曲线对变形-载荷曲线进行了拟合,分析了拟合误差,并结合理论和实验结果,对... 详细信息

分析了以往学者们对载荷-变形规律所作的处理,提出了一种新的拟合模型。设计了结合面静态特性实验台,通过实验,研究了结合面法向刚度随载荷的变化规律。应用指数曲线对变形-载荷曲线进行了拟合,分析了拟合误差,并结合理论和实验结果,对拟合函数进行了改进,提出了新的拟合模型,减小了拟合误差,能够为工程应用提供较高精度的数据。

关键词：固定结合面静态特性法向变形模型

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固定结合面微动磨损机理研究

固定结合面微动磨损机理研究

作者：魏子明西安建筑科技大学

学位级别：硕士

装备制造业是支撑我国现代化发展必不可少的重要因素,其中数控机床与数控技术是支持我国装备制造业快速发展的重要一环。数控机床作为现代制造业的加工母机,已经形成了专业化、智能化的行业发展模式,同时也为高精度的各类机械零件加工... 详细信息

装备制造业是支撑我国现代化发展必不可少的重要因素,其中数控机床与数控技术是支持我国装备制造业快速发展的重要一环。数控机床作为现代制造业的加工母机,已经形成了专业化、智能化的行业发展模式,同时也为高精度的各类机械零件加工提供了可能。数控机床中存在大量的固定结合面,其作为数控机床中最为主要的机械连接形式,主要作用是传递机械零件间的载荷、动能等。固定结合面在加工过程中会出现微米级的相对位置移动,进而引起接触表面的材料去除和疲劳裂纹的产生。也正是因为固定结合面微动磨损和疲劳裂纹的产生,才使得机床在运行过程中的动态特性极为复杂,严重影响了机床的稳定性、高效性和加工精度。因此开展固定结合面微动磨损机理和裂纹萌生研究,对促进国内数控机床发展具有重要意义。本文通过在ABAQUS有限元仿真软件中建立球面/球面侧向接触模型和柱面/平面正向接触模型,来研究固定结合面的微动磨损和微动疲劳裂纹萌生问题,主要研究内容如下:(1)固定结合面理论研究。通过将ABAQUS有限元仿真得到的正压力和切向力数据与Hertz接触理论、Dini和Hills等人推导的接触压力和剪切力渐近解,以及Barber等人在弹性接触情况下提出的PQ空间加载曲线进行对比,来验证本文所建立的接触模型的准确性。(2)固定结合面微动磨损分析。为解决采用能量模型进行微动磨损研究时需要采集处理大量数据的问题,本文运用的UMESHMOTION子程序是基于FORTRAN语言与本文有限元接触模型所编写,用以实现微动磨损过程中的节点更新。由于微动会引起有限元网格变形过大,进而导致仿真结果不收敛,因此本文运用ABAQUS软件中的自适应网格技术来解决仿真结果不收敛的问题。为获取接触区域中应力和相对滑移等接触特性数据,对有限元模型施加不同的边界条件和载荷,随后对获取的大量数据进行分析,进而获得接触区域磨损深度的变化曲线。以此分析不同材料摩擦系数、位移载荷幅值、微动循环次数、法向载荷、模型接触角度等因素对微动磨损的影响。(3)固定结合面裂纹萌生位置预测。通过柱面/平面有限元模型,基于Ruiz等人提出的裂纹萌生参数来对微动磨损引起的裂纹萌生位置进行研究。文章分析了不同载荷条件、不同周期性载荷间相位差对裂纹萌生参数值的影响,进而得到微动过程中裂纹的萌生位置和发展趋势。

关键词：微动磨损固定结合面微动疲劳裂纹能量模型 UMESHMOTION子程序裂纹萌生参数

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固定结合面微凸体相互作用机理研究

固定结合面微凸体相互作用机理研究

作者：李治强西安建筑科技大学

学位级别：硕士

固定结合面是机床中最为典型的一种结合面,在机床运行过程中起着传递运动、载荷和能量的重要作用,同时使得系统的连续性被破坏,极大地影响了整机性能。固定结合面复杂多变的动力学特性主要来源于微观接触表面上无数个微凸体间的相互影... 详细信息

固定结合面是机床中最为典型的一种结合面,在机床运行过程中起着传递运动、载荷和能量的重要作用,同时使得系统的连续性被破坏,极大地影响了整机性能。固定结合面复杂多变的动力学特性主要来源于微观接触表面上无数个微凸体间的相互影响、相互制约以及相互依赖,目前关于结合面静、动态特性产生机理的研究还不够完善,导致从理论上无法精确建立固定结合面接触模型。所以,本文拟开展固定结合面微凸体相互作用机理研究,通过建立考虑不同因素的结合面接触模型,分析不同接触条件下结合面的接触特性,为提升整机动态力学性能提供理论依据。具体工作如下:通过表面形貌测量仪获得单个被测表面的微观轮廓数据,表征粗糙表面的微观形貌,测量得到的上下表面微观轮廓数据视为彼此独立的随机变量,将二者相加得到结合面的组合形貌数据,反映真实的结合面。基于微观情况下结合面的组合形貌由表面粗糙度和表面波纹度组成,采用傅里叶级数区分组合形貌中的表面波纹度和表面粗糙度。建立考虑表面波纹度和微凸体相互作用的结合面接触模型。将固定结合面的接触等效为一个光滑波纹度与一个粗糙平面的接触,基于弹性理论建立考虑表面波纹度的结合面接触模型。针对法向载荷作用下微凸体间相互作用引起的结合面接触变形,利用GW模型获得微凸体相互作用的力学模型,分析表面波纹度和微凸体相互作用对结合面接触特性的影响。将建立的结合面接触模型和GW接触模型获得的仿真数据与试验数据进行对比,验证了所建模型的正确性。建立考虑基体变形和表面波纹度的结合面接触模型。当粗糙表面添加有涂层时,粗糙表面被认为是基体上附着无数个峰顶曲率半径相同的微凸体。基于Hertz理论建立单个微凸体接触模型,分别计算基体与微凸体的变形量,通过耦合形成单微凸体-基体系统;基于统计学方法将单微凸体接触模型扩展至整个结合面,分析不同涂层对结合面接触特性的影响。结果表明,在不同接触条件下,本文建立的理论模型相比于传统接触模型能更好地揭示固定结合面微凸体相互作用机理。论文所做的工作为机械结构的优化设计提供了理论依据。

关键词：固定结合面表面波纹度表面粗糙度微凸体相互作用基体

固定结合面特性分析及其对转台动态特性影响的实验研究

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固定结合面特性分析及其对转台动态特性影响的实验研究

作者：卞安传哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

固定结合面作为机械系统中一种固有的结构形式,由于它在外加载荷的作用下表现出既有弹性又有阻尼的复杂动力学特性,对机械系统整体的动态性能产生显著的影响。随着工业化水平的不断提高,各行业对机械设备动态特性的要求越来越严格,所以... 详细信息

固定结合面作为机械系统中一种固有的结构形式,由于它在外加载荷的作用下表现出既有弹性又有阻尼的复杂动力学特性,对机械系统整体的动态性能产生显著的影响。随着工业化水平的不断提高,各行业对机械设备动态特性的要求越来越严格,所以对固定结合面的特性进行相关分析并研究其对机械系统动态特性的影响具有十分重要的意义。本文首先对机械固定结合面之间的相互作用做了相关阐述,从理论方面对影响固定结合面特性的因素进行了分析,利用模态试验与有限元分析相结合的方法对螺栓连接面的接触刚度和接触阻尼进行了识别,并通过改变结合面的正压力、接触面积以及结合面材料试验对比分析了各因素对结合面参数的影响规律。在确定结合面单位面积参数的基础上,本文利用吉村允孝法对转台几个主要结合面的接触刚度和阻尼进行了估算。利用法向和切向弹簧阻尼单元对转台几个主要固定结合面进行了等效处理,利用SolidWorks与Ansys对转台进行了动态特性的有限元仿真计算,获得了考虑结合面影响情况下转台的各阶固有频率和振型,并与固结结合面所得的固有频率进行了对比分析,评估了结合面对转台动态特性的影响程度。本文最后利用动态信号分析仪(Agilent 35670A)对转台的俯仰轴系和转台的整体分别进行了模态试验,获得了相应的频率响应特性曲线,对考虑结合面影响情况下有限元分析结果进行了验证,并与有限元模态仿真分析的结果进行了对比分析,这对提高机械结构动态特性仿真分析的精度具有参考意义。

关键词：固定结合面接触刚度模态试验动态特性转台有限元