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活塞式内燃机的摩擦产热仿真研究

内燃机工程 2006年第4期27卷 47-50页

作者：赵以贤毕小平蚌埠坦克学院科研部蚌埠233050 装甲兵工程学院机械工程系

研究了活塞组与气缸套壁面的摩擦问题,建立了活塞组与气缸套壁面的摩擦产热模型；采用液体摩擦理论,研究了滑动轴承的摩擦产热问题,建立了滑动轴承的摩擦产热模型；结合燃油的流动问题,采用能量守衡的方法,建立了柴油与喷油泵油道间的... 详细信息

研究了活塞组与气缸套壁面的摩擦问题,建立了活塞组与气缸套壁面的摩擦产热模型；采用液体摩擦理论,研究了滑动轴承的摩擦产热问题,建立了滑动轴承的摩擦产热模型；结合燃油的流动问题,采用能量守衡的方法,建立了柴油与喷油泵油道间的摩擦产热模型；给出了两种不同材料的物体相互摩擦的摩擦热分配模型。最后,利用所建模型进一步研究了发动机转速、大气温度、大气压力等因素对发动机摩擦热流量的影响。

关键词：内燃机活塞式内燃机摩擦产热仿真

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基于有限元的活塞组摩擦产热计算分析

车用发动机 2018年第3期 53-58页

作者：王普凯康琦韩立军何盼攀董意陆军装甲兵学院车辆工程系北京100072

基于有限元方法建立了活塞组摩擦产热计算模型,通过发动机工作过程的计算得到了活塞组摩擦产热计算所需的运动学和动力学边界。以某12缸增压柴油机为研究对象,计算得到了标定工况下其活塞组瞬时摩擦力及瞬时摩擦产热功率随曲轴转角的变... 详细信息

基于有限元方法建立了活塞组摩擦产热计算模型,通过发动机工作过程的计算得到了活塞组摩擦产热计算所需的运动学和动力学边界。以某12缸增压柴油机为研究对象,计算得到了标定工况下其活塞组瞬时摩擦力及瞬时摩擦产热功率随曲轴转角的变化,活塞组平均摩擦产热总功率及其在活塞环、活塞裙部、气缸套的分配,以及活塞组摩擦产热所导致的活塞组、气缸套温升情况,计算分析了转速和负荷对活塞组摩擦产热的影响。

关键词：活塞组摩擦产热有限元法

PMMA旋转滑移摩擦产热及其对温变摩擦特性的影响研究

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PMMA旋转滑移摩擦产热及其对温变摩擦特性的影响研究

作者：祝宸宇合肥工业大学

学位级别：硕士

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及其复合材料可用于加工制造保护性涂层、塑料齿轮、人工关节等,在表面防护和关键摩擦副材料领域得到了广泛的应用。但是,由于PMMA是典型的温变材料,实际应用服役过程中界面相对滑动摩擦产热引起的表面温升可能... 详细信息

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及其复合材料可用于加工制造保护性涂层、塑料齿轮、人工关节等,在表面防护和关键摩擦副材料领域得到了广泛的应用。但是,由于PMMA是典型的温变材料,实际应用服役过程中界面相对滑动摩擦产热引起的表面温升可能会显著改变PMMA的力学行为和摩擦特性。因此,研究PMMA在滑动过程中的瞬态摩擦产热行为,进而分析摩擦产热对PMMA摩擦特性的影响规律和作用机理,对保证PMMA的正常服役性能具有重要的意义。本文通过有限元模拟分析PMMA在低温弹性和高温黏弹性状态下的旋转滑移摩擦产热行为,实验研究其在宽温度区间内的摩擦特性,最后综合研究了摩擦产热对PMMA温变摩擦特性的影响规律和作用机理,为更深入准确地研究温变材料的摩擦磨损特性提供了有益参考。主要研究内容和结论如下:(1)建立球—盘摩擦副热力耦合有限元模型,首先研究低温弹性状态下盘表面温升的瞬态变化和分布规律,分析载荷、转速等因素对温升的影响规律。模拟结果表明:盘表面温升呈“环带状”,最大温升在滑动初期快速增加,随后逐渐趋于稳定。在摩擦系数为0.3、载荷2 N到10 N、转速200 r/min到1000 r/min工况参数下,盘表面的最大温升从3.23℃增大到43.02℃,建立了最大温升随载荷和转速变化的定量关系。载荷和转速的增大引起热流密度和Pe数的增大,共同促进了盘表面最大温升的非线性增大。(2)测试获取PMMA的黏弹性力学行为参数并代入仿真模型,分析高温黏弹性状态下盘表面温升的瞬态变化,并与低温弹性状态下进行了对比。在相同工况下,黏弹性状态下盘表面的温升在滑动初始阶段略低于弹性状态下,但随着滑动的进行升高地更快,滑动结束时温升更为显著。黏弹性状态下载荷的增大加剧了盘表面形变和应力残余的累积,进一步促进盘表面温升的增加,而转速的增大则起相反的作用。此外,在玻璃化转变温度附近,加载温度的升高不仅降低了热流密度而且显著增大了接触半径,二者对表面温升的增加为相互竞争关系。(3)实验研究了PMMA在20℃至120℃的宽温度范围内以及两种载荷下的摩擦特性。PMMA的摩擦系数在低于临界温度(90℃)时随时间变化相对稳定,而在高于临界温度时开始振荡。同时,摩擦系数低于临界温度随着温度的升高而略有降低,约为0.2;而高于临界温度时急剧增加,120℃时增大到约0.35。摩擦系数对温度的依赖性与耗散模量随温度的变化基本一致。此外,由于载荷增大引起表面温升的增加,导致耗散模量的提前转变,因此3 N载荷下的摩擦系数曲线相比于1 N向低温方向移动。(4)总结旋转滑移过程中产生的表面温升和形变对PMMA温变摩擦特性的影响规律和作用机理,并利用实验摩擦系数的变化规律进行了验证。结果表明:载荷、转速和加载温度都是通过影响表面温升和变形频率来改变耗散模量比的大小,最终引起摩擦系数的变化。当载荷和加载温度的增大时,在变形频率和表面温升的协同作用下引起耗散模量比的增大,导致摩擦系数随之增大;转速的增大则在二者的竞争作用下使得摩擦系数主要随耗散模量比变化。实验测得高温下的摩擦系数与耗散模量比变化趋势之间的高度相关性验证了上述机理分析的正确性。因此,当产生的温升使得表面温度达到黏弹性区间或初始温度处于黏弹性区间内时,表面温升对摩擦系数的影响变得显著,此时需要考虑温升对摩擦系数的影响。

关键词： PMMA 摩擦产热旋转滑移黏弹性摩擦热力耦合

30CrMnSiNi2A钢干滑动摩擦磨损特性研究

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摩擦学学报 2016年第5期36卷 614-621页

作者：薛进进孙琨方亮王云鹏李梅西安交通大学材料科学与工程学院陕西西安710049 长安大学材料学院陕西西安710061

利用销盘高速干滑动摩擦磨损试验机,对30Cr Mn Si Ni2A低合金超高强度钢的摩擦磨损性能进行了研究,应用JSM-6390A型扫描电子显微镜和X-衍射方法对摩擦磨损表面进行观察,表征其摩擦表面的微观形貌、摩擦磨损产生的磨屑以及由于摩擦产热... 详细信息

利用销盘高速干滑动摩擦磨损试验机,对30Cr Mn Si Ni2A低合金超高强度钢的摩擦磨损性能进行了研究,应用JSM-6390A型扫描电子显微镜和X-衍射方法对摩擦磨损表面进行观察,表征其摩擦表面的微观形貌、摩擦磨损产生的磨屑以及由于摩擦产热而引起的氧化物,进而推断出磨损机制.结果表明:摩擦系数随速度和载荷的增大而减少,其速度是影响摩擦系数的主要因素;在摩擦初期当摩擦系数快速下降时,摩擦表面温度急剧增加,当达到一定数值后二者都形成一个动态的平衡;随着速度和载荷增大,磨损机理主要由氧化磨损转变为剥落、塑性变形、犁沟以及黏着磨损,且磨损表层的氧化物由Fe O转变为Fe_3O_4和Fe_2O_3,当出现Fe_2O_3氧化物时,磨损率急剧升高.

关键词： 30CrMnSiNi2A 摩擦产热摩擦系数磨损机理

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钢管径向摩擦搭接焊加载力数值模拟

焊接学报 2012年第6期33卷 35-38,114-115页

作者：张焱秦国梁张春波周军赵玉珊机械科学研究院哈尔滨焊接研究所哈尔滨150080 山东大学现代焊接技术研究所济南250061

采用ABAQUS软件,以45钢为径向环,对钢管径向摩擦焊在假设变形速率前提下分析焊接界面温度场和径向环的加载力情况.计算采用了Johnson-cook幂硬化弹塑性模型,并考虑材料热物性与摩擦系数随温度变化.结果表明,在不考虑径向环与夹具之间传... 详细信息

采用ABAQUS软件,以45钢为径向环,对钢管径向摩擦焊在假设变形速率前提下分析焊接界面温度场和径向环的加载力情况.计算采用了Johnson-cook幂硬化弹塑性模型,并考虑材料热物性与摩擦系数随温度变化.结果表明,在不考虑径向环与夹具之间传热的前提下,在焊接界面形成了以夹具体为中心的椭圆状温度梯度分布和以夹具体空隙为中心的条带状温度梯度分布,两处的最高温度达到1 260℃和1 050℃的前提下得到了加载力曲线.为了简化焊接工艺过程将加载力曲线人为拟合为定值三段加压过程,重新代入模型反复修正计算使界面温度场和径向环变形过程与焊接过程吻合良好.

关键词：径向摩擦焊温度场摩擦产热数值模拟

线性摩擦焊机夹具系统弹性变形对焊接过程的影响

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机械工程学报 2004年第6期40卷 144-148页

作者：杜随更常涛王忠平西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安710072

线性摩擦焊机是研制高推比航空发动机整体叶盘的关键设备,其核心是产生往复运动的振动系统。在振动系统往复运动中,固定夹具系统在往复摩擦力的作用下,不可避免的产生弹性振动和机械位移。通过建立线性摩擦焊接过程的动力学理论模型,研... 详细信息

线性摩擦焊机是研制高推比航空发动机整体叶盘的关键设备,其核心是产生往复运动的振动系统。在振动系统往复运动中,固定夹具系统在往复摩擦力的作用下,不可避免的产生弹性振动和机械位移。通过建立线性摩擦焊接过程的动力学理论模型,研究了固定夹具的弹性振动对线性摩擦焊机振动系统驱动力、机械功率及产热功率的影响。指出线性摩擦焊接过程中,夹具系统的刚性对于焊接过程有很大的影响。固定夹具系统的弹性变形降低了摩擦界面的产热功率。摩擦阻力对驱动系统输出功率及摩擦产热功率的影响存在转折点,摩擦阻力过大,驱动系统输出功率及摩擦产热功率反而会下降,因此必须保证线性摩擦焊机夹具系统的刚性。该研究为进行线性摩擦焊机的设计提供了理论依据。

关键词：线性摩擦焊振动系统摩擦产热弹性振动

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装甲车辆传动装置综合传热建模与仿真研究

系统仿真学报 2011年第9期23卷 2023-2028页

作者：许翔杨定富刘刚董素荣军事交通学院汽车工程系天津300161 总装备部汽车试验场南京210028

以装甲车辆传动装置的传热仿真为研究对象,提出了综合考虑摩擦产热、传热及传动油流动的传动装置综合传热仿真模型,实现了传动装置固体部件传热网络与传动油和冷却空气流动网络的耦合求解,确定了传热仿真流程。对某型车辆传动装置的传... 详细信息

以装甲车辆传动装置的传热仿真为研究对象,提出了综合考虑摩擦产热、传热及传动油流动的传动装置综合传热仿真模型,实现了传动装置固体部件传热网络与传动油和冷却空气流动网络的耦合求解,确定了传热仿真流程。对某型车辆传动装置的传热进行了仿真,得到了产热量和传热量的分配关系、传动装置零部件的温度以及传动油的流动等信息,预测了传动装置中高温易于失效的危险部件,分析了环境温度及散热器入口空气流速对传动装置传热性能的影响。仿真结果与试验值符合较好,说明了该方法的正确性和有效性。

关键词：装甲车辆传动装置摩擦产热传热仿真

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搅拌摩擦焊温度场研究进展

材料导报 2012年第17期26卷 121-126页

作者：殷鹏飞张蓉熊江涛李京龙西北工业大学理学院空间应用物理与化学教育部重点实验室西安710072 西北工业大学材料学院陕西省摩擦焊接重点实验室西安710072

自1991年英国焊接研究所(TWI)发明了搅拌摩擦焊(FSW)以来,许多学者对搅拌摩擦焊接过程中的温度场分布进行了大量的研究。随着人们对搅拌摩擦焊接物理机制的深入了解,描述其温度场分布的模型也越来越精确,由最初仅考虑摩擦产热,发展到综... 详细信息

自1991年英国焊接研究所(TWI)发明了搅拌摩擦焊(FSW)以来,许多学者对搅拌摩擦焊接过程中的温度场分布进行了大量的研究。随着人们对搅拌摩擦焊接物理机制的深入了解,描述其温度场分布的模型也越来越精确,由最初仅考虑摩擦产热,发展到综合考虑摩擦产热和材料塑性变形产热,近年来一些研究者更是尝试建立热力耦合的模型来描述其温度场分布。简要叙述了关于搅拌摩擦焊温度场研究的发展历程及研究现状。

关键词：搅拌摩擦焊温度场摩擦产热塑性变形产热

纵向减振推力轴承液压减振系统的热平衡性能分析

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中国舰船研究 2018年第4期13卷 111-119页

作者：陈繁李天匀赵耀朱翔华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240 船舶与海洋水动力湖北省重点实验室湖北武汉430074

[目的]为分析活塞液压减振器稳定工作状态时的热平衡性能,解决纵向减振推力轴承液压减振系统的油路封闭且外部扰动输入未知的产热计算难题,[方法]将活塞摩擦损失和液压油液动损失微观产热机理的计算方法应用于液压减振系统的产热分析中... 详细信息

[目的]为分析活塞液压减振器稳定工作状态时的热平衡性能,解决纵向减振推力轴承液压减振系统的油路封闭且外部扰动输入未知的产热计算难题,[方法]将活塞摩擦损失和液压油液动损失微观产热机理的计算方法应用于液压减振系统的产热分析中,以推导出活塞振动及液压油往复流动时的功率损耗计算公式。针对具体模型的活塞摩擦产热及液动损失,计算和分析液压减振系统产热功率随振动角频率及活塞行程变化的规律。通过计算外部扰动输入功率,建立轴承部位的热学有限元模型,以得到结构的稳态温升及热流分布。[结结果]计算结果表明,外部扰动输入功率与各部分产热功率之和大体相等,系统稳态温升较低,热流分布状况合理。[结论]所提产热计算方法可行,计算得到的系统近似温升在许可范围内。根据系统的热流分布图,可在热流集中部位采取相应措施来降低系统局部温升。

关键词：液压减振系统摩擦产热液动损失推力轴承散热