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基于JFO理论的表面凹槽平行轴承间的润滑机制研究

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润滑与密封 2012年第8期37卷 1-6,37页

作者：姜培刚杨淑燕王海峰郭峰青岛理工大学机械工程学院山东青岛266033 青岛大学机电工程学院山东青岛266071

目前表面纹理的润滑机制研究大多采用经典Reynolds方程进行数值分析,忽略了气穴的影响。以一阶Reyn-olds方程为控制方程,将基于Vijayaraghavan-Keith算法的JFO气穴模型用于探讨表面凹槽纹理对无限长平行轴承的影响,分析凹槽的分布形式... 详细信息

目前表面纹理的润滑机制研究大多采用经典Reynolds方程进行数值分析,忽略了气穴的影响。以一阶Reyn-olds方程为控制方程,将基于Vijayaraghavan-Keith算法的JFO气穴模型用于探讨表面凹槽纹理对无限长平行轴承的影响,分析凹槽的分布形式和气穴压力值对其承载力的影响。结果表明:在润滑剂、滑动速度和最小膜厚保持不变的前提下,影响润滑性能的因素主要有气穴压力、凹槽数量和纹理的布局方式;当气穴发生时,Vijayaraghavan-Keith算法的预测结果较经典Reynolds解更为准确;Vijayaraghavan-Keith气穴算法对凹槽深度的变化并不敏感。

关键词：气穴 Reynolds方程 JFO理论动压润滑表面凹槽

表面凹槽对CFRP-钢管类接头胶接强度的影响

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数字制造科学 2021年第4期 273-276,289页

作者：杨宏城张锦光马泽超武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

在不锈钢轴头胶接面设计了3种不同半径(R0 mm、R0.5 mm和R1.0 mm)凹槽的试验件,对其进行了扭转强度试验,研究了胶接表面不同半径凹槽对CFRP-钢管类接头胶接强度的影响。试验结果发现,凹槽半径为0.5 mm的试验件相对无凹槽试验件胶接强度... 详细信息

在不锈钢轴头胶接面设计了3种不同半径(R0 mm、R0.5 mm和R1.0 mm)凹槽的试验件,对其进行了扭转强度试验,研究了胶接表面不同半径凹槽对CFRP-钢管类接头胶接强度的影响。试验结果发现,凹槽半径为0.5 mm的试验件相对无凹槽试验件胶接强度提升了8.73%,凹槽半径为1.0 mm的试验件相对无凹槽试验件胶接强度下降了4.97%。从胶接面积和扭转刚度双重因素方面分析了获得试验结果的原因,为工程上复合材料管类接头的胶接表面处理工艺提供依据。

关键词：表面凹槽碳纤维复合材料管类胶接接头胶接面积扭转刚度

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横向表面凹槽对流体动压润滑性能的影响

装备制造技术 2016年第1期 5-9页

作者：庞晴晴杨淑燕青岛理工大学机械工程学院山东青岛266033

利用研究组自制的面接触润滑油膜测量装置,主要针对横向表面凹槽,利用多光束干涉原理测量不同卷吸速度下的油膜厚度,以揭示横向表面凹槽对油膜厚度的影响,并将试验数据和数值分析结果进行对比分析,结果表明:在平行条件下,只有阶梯滑块... 详细信息

利用研究组自制的面接触润滑油膜测量装置,主要针对横向表面凹槽,利用多光束干涉原理测量不同卷吸速度下的油膜厚度,以揭示横向表面凹槽对油膜厚度的影响,并将试验数据和数值分析结果进行对比分析,结果表明:在平行条件下,只有阶梯滑块才能够测得有效的承载膜厚;试验和理论验证了平行间隙条件下,表面织构中的群集效应优于单体效应这一观点。

关键词：表面凹槽流体动压润滑油膜厚度气穴

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管内旋流场综合性能研究进展

化工进展 2013年第7期32卷 1474-1479页

作者：于欢彭德其田清隆香花叶磊邓斌湘潭大学机械工程学院湖南湘潭411105

针对目前换热设备的强化传热和防除垢问题,介绍了管内插入物、表面凹槽以及复合强化传热等几种管内旋流技术。管内插入物可破坏流体边界层,实现在线自动防除垢和强化传热,但插入物本身易因磨损导致换热效率下降;表面凹槽技术可对管内外... 详细信息

针对目前换热设备的强化传热和防除垢问题,介绍了管内插入物、表面凹槽以及复合强化传热等几种管内旋流技术。管内插入物可破坏流体边界层,实现在线自动防除垢和强化传热,但插入物本身易因磨损导致换热效率下降;表面凹槽技术可对管内外流体实现双向传热,流体阻力与其它技术相比较小,但制造工艺相对复杂;复合强化传热技术传热能力较高,可综合各种传热技术的优点,且综合性能要比单一技术要高。对以上几种主要管内旋流技术进行分析比较,并提出未来管内旋流技术的主要发展趋势将以复合强化传热技术为主。

关键词：旋流管内插入物表面凹槽复合强化传热

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凹槽内剪切流动特性对滑动减阻的影响

北京工业大学学报 2018年第2期44卷 161-169页

作者：申峰李易肖鹏叶红玲刘赵淼北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

为了揭示凹槽内部剪切流动特性对滑动减阻效果的影响,利用静、动滑动摩擦因数测试系统和计算流体力学方法,理论、实验和数值模拟研究了凹槽高宽比(e=0.5、1.0、2.0、3.0)、凹槽几何尺寸、壁面运动速度等因素,对凹槽内的剪切流动特性及... 详细信息

为了揭示凹槽内部剪切流动特性对滑动减阻效果的影响,利用静、动滑动摩擦因数测试系统和计算流体力学方法,理论、实验和数值模拟研究了凹槽高宽比(e=0.5、1.0、2.0、3.0)、凹槽几何尺寸、壁面运动速度等因素,对凹槽内的剪切流动特性及壁面滑动减阻效果的影响.研究发现,凹槽结构增加了润滑油滑动减阻效果,凹槽几何结构对减阻效果有明显影响,当凹槽宽度L、深度H均为2 mm时,凹槽的减阻效果相对较好,且壁面运动速度对其剪切力减小率fτ的影响较小.此外,凹槽尺寸、壁面滑动速度对凹槽内流场特性有重要影响,不同工况下凹槽内部存在上下2个涡或者1个大涡和2个边角涡.结果表明:凹槽内的剪切流动特性对滑动减阻效果有重要影响,并可为滑块表面凹槽结构设计提供重要的指导.

关键词：表面凹槽剪切流动减阻滑动阻力

表面细观结构对CFRP-钢接头扭转强度影响的研究

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表面细观结构对CFRP-钢接头扭转强度影响的研究

作者：杨宏城武汉理工大学

学位级别：硕士

碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)与金属的胶接连接因其具有结构轻、受力均匀、制造工艺经济简便、不损伤纤维连续性等优点在工程上的应用越来越广泛。胶接接头作为复合结构中的薄弱环节,其强度问题一直是学者们... 详细信息

碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)与金属的胶接连接因其具有结构轻、受力均匀、制造工艺经济简便、不损伤纤维连续性等优点在工程上的应用越来越广泛。胶接接头作为复合结构中的薄弱环节,其强度问题一直是学者们所关注的话题。金属表面的细观结构是影响CFRP-金属接头扭转强度的一个重要因素且影响机理较为复杂,因此,对不同金属表面细观结构下的CFRP-金属接头扭转强度演变规律进行研究具有十分重要的应用价值。为此,本文以承受扭转载荷的CFRP-钢管类胶接接头为研究对象,开展表面细观结构对CFRP-钢接头扭转强度影响的研究,对不锈钢表面不同粗糙度、不同半径凹槽的失效扭矩演变进行了理论研究和试验分析,获得这两种不同表面细观结构对CFRP-钢接头扭转强度影响规律,为基于表面细观结构下的CFRP-钢胶接接头设计提供了依据。本文主要内容如下:首先,研究了扭转载荷下CFRP-钢接头的受力状态和失效准则,分析了表面粗糙度和表面凹槽对CFRP-钢接头扭转强度产生影响的机理,基于粗糙平面的接触理论建立了CFRP-钢管类接头的胶接模型,设计并制备了基于表面粗糙度(I组)和表面凹槽(II组)的CFRP-钢接头试验件,对I组试验件不锈钢胶接面进行了表面粗糙度测量,发现加工完不经过任何处理的不锈钢胶接表面粗糙度值为Ra1.6左右,经过喷砂粗化处理后的胶接表面粗糙度值为Ra6.3左右。其次,对试验件进行了扭转强度试验,I组试验结果表明:不锈钢胶接表面粗糙度为Ra6.3时,其扭转强度(1903Nm)约为Ra1.6扭转强度(689Nm)的3倍;II组试验结果表明:不锈钢表面凹槽半径为0.5mm时,其扭转强度(2069Nm)相对无凹槽试验件(1903Nm)提升了8.73%,不锈钢表面凹槽半径为1.0mm时,其扭转强度(1808Nm)相对无凹槽试验件(1903Nm)下降了4.97%。再次,根据表面粗糙度对扭转强度的影响机理,从表面能和湿润性关系的角度对I组试验件的扭转强度试验结果进行了分析。发现Ra1.6的胶接表面其固液接触角为65°和60°(两种液体),固体表面能为42.7m J·mm;Ra6.3的胶接表面其固液接触角为48°和45°,固体表面能为57.5m J·mm。固体表面能的提高有助于液体在固体表面的自发铺展,增强胶粘剂在固体表面的湿润性能和黏着力,从而提高扭转强度。故不锈钢胶接表面粗糙度从Ra1.6到Ra6.3,表面能的提高是引起湿润性能提高,最终引起扭转强度提高的关键因素。最后,根据表面凹槽对扭转强度的影响机理,从总胶接面积和CFRP轴管与不锈钢轴头扭转刚度比的角度对II组试验件的扭转强度试验结果进行了分析,发现相对无凹槽试验件,凹槽半径为0.5mm的试验件总胶接面积提升了9.2%,扭转刚度比从1:1下降为1:0.9,凹槽半径为1.0mm的试验件总胶接面积提升了18.3%,扭转刚度比下降为1:0.7。胶接总面积的增加有助于扭转强度的提升,扭转刚度比的下降使得连接两端的受载不同,较高的应力发生在刚度较低加载端,导致连接强度降低。胶接面积和扭转刚度比的综合作用导致了II组的试验结果。总之,有必要对金属表面的细观结构进行研究,为CFRP-金属的胶接表面处理工艺提供理论和试验依据。

关键词：碳纤维复合材料表面细观结构粗糙度表面凹槽扭转强度

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面接触下表面形貌对动压润滑性能影响的研究

面接触下表面形貌对动压润滑性能影响的研究

作者：张慧慧青岛理工大学

学位级别：硕士

对于机械运动物体表面产生的摩擦，我们一般都是通过添注润滑剂来处理。实际应用中发现，我们还可以通过在摩擦副表面构造出不同的几何形貌，来改善其表面的动压润滑效应，以达到减小摩擦的目的。而关于表面织构和动压润滑性能之间的联... 详细信息

对于机械运动物体表面产生的摩擦，我们一般都是通过添注润滑剂来处理。实际应用中发现，我们还可以通过在摩擦副表面构造出不同的几何形貌，来改善其表面的动压润滑效应，以达到减小摩擦的目的。而关于表面织构和动压润滑性能之间的联系这一课题，研究者们大多是从理论方面进行分析，因此有必要从具体试验方面对表面织构对动压润滑性能的影响进行研究。本文以利用校摩擦学实验小组自行研制的面接触润滑油膜厚度测量系统为对象，主要对表面凹槽的方向和润滑油膜厚度进行了测量。在给定的载荷下，该系统在以静止不动的微型滑块和按给定速度旋转的光学透明圆盘两者的接触面间通过对添加在光学透明圆盘表面的润滑剂的携入来形成流体动压润滑油膜。测量润滑油膜厚度值时采用的是光干涉法。微型滑块采用柔-刚性结构进行定位，这样便于实现对两平面间倾角大小的任意静态调节和稳定动态保持。试验通过对油膜选定点的光强度数值变化记录实现了润滑油膜厚度的定量测量，系统分析了凹槽方向，速度，载荷等多种因素对油膜厚度的影响。发现横向凹槽滑块的润滑油膜厚度最低，速度增大时润滑油膜厚度增大，而载荷增大时润滑油膜厚度反而减小。Brizmer等人提出的群集效应和单体效应不适用于有倾角的条件下。采用数值分析计算了固定倾角下滑块轴承的润滑油膜厚度和压力分布。基于有限长楔形滑块模型，对二维雷诺(Reynolds)方程，采用有限差分法和多重网格法对油膜厚度的基本变化趋势进行分析计算。并将分析计算结果和实验结果相对比，取得了良好的一致性。

关键词：面接触表面凹槽油膜厚度动压润滑

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微结构滑动减阻的实验及数值模拟研究

微结构滑动减阻的实验及数值模拟研究

第八届全国流体力学学术会议

作者：申峰李易刘赵淼北京工业大学机械工程与应用电子技术学院

利用DHKFC-1型静、动滑动摩擦因数测试系统及计算流体力学数值模拟方法,对表面凹槽滑块在下滑过程中速度及阻力变化进行实验及数值模拟研究。实验中研制了4种具有不同宽高比e=1,2,3,4)的表面凹槽结构的滑块,使其分别在均匀油膜中下滑,... 详细信息

利用DHKFC-1型静、动滑动摩擦因数测试系统及计算流体力学数值模拟方法,对表面凹槽滑块在下滑过程中速度及阻力变化进行实验及数值模拟研究。实验中研制了4种具有不同宽高比e=1,2,3,4)的表面凹槽结构的滑块,使其分别在均匀油膜中下滑,记录其速度和加速度值,加速度为摩擦力提供理论值,取平均速度进行数值模拟,并与理论值进行对比。实验获得的理论值与数值模拟结果基本一致。分析了凹槽内流场结构、压力、不同位置处速度以及壁面切应力值,并研究了凹槽几何结构、壁面运动速度等对滑动阻力的影响。结果表明,宽高比较大的凹槽减阻效果明显,而宽高比极小的情况下,反而会增大阻力。

关键词：微结构表面凹槽流动润滑减阻滑动阻力

来源： cnki会议评论

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面接触润滑条件下表面形貌对动压润滑的影响

装备制造技术 2013年第12期 77-79页

作者：张慧慧杨淑艳姜培刚朱慧强青岛理工大学机械工程学院山东青岛266033

利用课题组自主研发的面接触光干涉油膜厚度测量系统,对表面凹槽滑块的流体动压润滑油膜厚度进行了试验测量。试验中以静止的微型凹槽滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面构成润滑副,且两润滑平面始终保持平行;在载荷固定的条件下,对油膜... 详细信息

利用课题组自主研发的面接触光干涉油膜厚度测量系统,对表面凹槽滑块的流体动压润滑油膜厚度进行了试验测量。试验中以静止的微型凹槽滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面构成润滑副,且两润滑平面始终保持平行;在载荷固定的条件下,对油膜厚度-速度曲线进行测量。结果表明凹槽的宽度、深度、方向和位置等因素对油膜厚度有着重要影响。

关键词：面接触表面凹槽动压润滑油膜厚度