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微涡轮角接触球轴承打滑性能分析

轴承 2025年第1期 61-68页

作者：王宇王镇韩清鹏朱瑞吕杭原上海电力大学能源与机械工程学院上海201306 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

在赫兹接触理论的基础上,通过拟静力学方程对高速旋转,承受联合载荷和角偏斜的微涡轮角接触球轴承进行计算,得到不同轴向预紧力、径向载荷及偏转角下的轴承受力及其打滑情况,并基于Hirano打滑准则得到轴承的打滑临界曲线。结果表明:为... 详细信息

在赫兹接触理论的基础上,通过拟静力学方程对高速旋转,承受联合载荷和角偏斜的微涡轮角接触球轴承进行计算,得到不同轴向预紧力、径向载荷及偏转角下的轴承受力及其打滑情况,并基于Hirano打滑准则得到轴承的打滑临界曲线。结果表明:为了防止球打滑,以较高转速运转的角接触球轴承需要较大的轴向预紧力;当不承受径向载荷且轴向预紧力低于100 N时,轴承在20000~70000 r/min转速内均发生打滑,当径向载荷增至2000 N时,轴承在20000~70000 r/min转速内均不发生打滑;随着转速的增加,轴承所受离心力增加,球与外圈间的接触载荷增加,球与内圈间的接触载荷减小,导致轴承在高速下的打滑加剧;随着轴承力矩载荷或轴向预紧力的增大,偏转角增大;存在角偏斜的情况下,随着轴向预紧力的增大,球受力增大,离径向载荷作用线越近的球受力更明显,球Hirano打滑系数增大,轴承越不易打滑。

关键词：滚动轴承角接触球轴承径向载荷轴向载荷接触力赫兹接触

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铜银纳米合金团簇结构转变的原子模拟

原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 101-112页

作者：李博宇刘贯惟张林东北大学材料科学与工程学院沈阳110819 东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110819

采用基于嵌入原子方法势的分子动力学方法对熔融Cu_(n)Ag_(53-n)(n=0~53)和Cu_(n)Ag_(54-n)(n=0~54)合金团簇的降温凝结过程进行模拟.通过结构相图、自由能、原子化能、形状因子、对分布函数、熵和直观可视化的原子堆积结构等多种计算... 详细信息

采用基于嵌入原子方法势的分子动力学方法对熔融Cu_(n)Ag_(53-n)(n=0~53)和Cu_(n)Ag_(54-n)(n=0~54)合金团簇的降温凝结过程进行模拟.通过结构相图、自由能、原子化能、形状因子、对分布函数、熵和直观可视化的原子堆积结构等多种计算分析手段,在原子尺度上探究温度、组分和初始构型等对小尺寸Cu-Ag合金团簇在降温凝结中的结构转变以及热力学量的影响.模拟结果表明,在室温下含有少量Cu原子的二元合金团簇可以形成的核壳式二十面体几何结构,同时Cu原子取代Ag原子也有助于合金团簇的稳定.组分的改变和温度的降低使堆积结构由无序变为有序,同时伴随着原子势能、形状因子、熵的振荡下降,低温阶段熵值下降明显.

关键词：纳米合金降温凝结分子动力学结构转变

焊接温度对碳钢/奥氏体不锈钢扩散焊接头界面组织及性能的影响

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金属学报 2017年第5期53卷 567-574页

作者：王大伟修世超东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

采用真空扩散焊接方法对Q235A低碳钢与AISI304奥氏体不锈钢进行固相扩散连接实验,研究了焊接温度对接头界面组织、力学性能和反应产物的影响。结果表明:Q235A低碳钢/AISI304奥氏体不锈钢复合界面附近形成了合金铁素体层(Ⅱ区)和增C层(Ⅲ... 详细信息

采用真空扩散焊接方法对Q235A低碳钢与AISI304奥氏体不锈钢进行固相扩散连接实验,研究了焊接温度对接头界面组织、力学性能和反应产物的影响。结果表明:Q235A低碳钢/AISI304奥氏体不锈钢复合界面附近形成了合金铁素体层(Ⅱ区)和增C层(Ⅲ区),界面两侧异相组织通过扩散结成共用晶界。在焊接温度850℃,焊接压力10 MPa,焊接时间60 min条件下,接头强度和韧性达到最大值,高于Q235A低碳钢母材。焊接温度过低(≤800℃),接头中析出碳化物Cr_(23)C_6,焊接温度过高(≥900℃),接头中会产生二次碳化物和金属间化合物,脆性的化合物偏析相使接头强韧性显著下降。严格控制焊接温度在850℃区间,并在焊后迅速淬火越过低温区,可有效避免脆性化合物偏析,从而保证扩散焊接头的性能。

关键词：低碳钢奥氏体不锈钢真空扩散焊接界面组织碳化物金属间化合物

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Al质蜂窝夹芯板非线性动力学分析

金属学报 2012年第8期48卷 995-1004页

作者：张英杰颜云辉李永强李锋东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学理学院沈阳110819

基于经典叠层板理论和几何大变形理论.研究了四边固支Al质蜂窝夹芯板的非线性动力学问题.在考虑横向阻尼的影响下,利用Hamilton变分原理建立了蜂窝夹芯板受横向激振力作用时的受迫振动微分方程,通过振型正交化将蜂窝夹芯板的受迫振动微... 详细信息

基于经典叠层板理论和几何大变形理论.研究了四边固支Al质蜂窝夹芯板的非线性动力学问题.在考虑横向阻尼的影响下,利用Hamilton变分原理建立了蜂窝夹芯板受横向激振力作用时的受迫振动微分方程,通过振型正交化将蜂窝夹芯板的受迫振动微分方程简化为双模态下的动力学控制方程,同时利用Runge-Kutta法数值模拟了系统的非线性动力学行为.结果表明:由于芯层六角形胞元结构的影响,使得蜂窝夹芯板的振动对横向激振力幅值的变化非常敏感;第一阶模态下的最大振幅总要大于第二阶模态下的最大振幅,横向激振力幅值在不同的取值范围时,蜂窝夹芯板存在不同性质的动力学现象,在横向激振力幅值较小阶段,系统总是呈现单倍周期运动.当横向激振力幅值增加到一定数值时,系统呈现出从周期运动向倍周期及混沌等复杂运动形式的转换.通过相应的弯曲振动响应实验.对数值分析结果进行了实验验证.

关键词：蜂窝夹芯板受迫振动非线性动力学混沌

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考虑应变依赖性的硬涂层复合结构有限元分析

航空动力学报 2015年第9期30卷 2212-2218页

作者：孙伟刘营李晖东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

在简要介绍硬涂层材料应变依赖性的基础上,推导了用迭代有限元法求解硬涂层复合结构动力学特性的原理,进一步提出了求解硬涂层复合结构固有频率和振动响应的计算流程,即由振动响应值来修正硬涂层材料参数,进而迭代求解硬涂层复合结构的... 详细信息

在简要介绍硬涂层材料应变依赖性的基础上,推导了用迭代有限元法求解硬涂层复合结构动力学特性的原理,进一步提出了求解硬涂层复合结构固有频率和振动响应的计算流程,即由振动响应值来修正硬涂层材料参数,进而迭代求解硬涂层复合结构的动力学参数.最后以一个涂敷MgO＋Al2O3硬涂层的悬臂梁为例进行了实例研究,在考虑MgO＋Al2O3硬涂层材料应变依赖性的基础上,获得了不同激励幅度下悬臂梁的固有频率和振动响应,并与线性计算结果进行了比对.结果表明;该硬涂层复合结构悬臂梁具有软式非线性,同时,对应于不同的激励幅度,迭代计算获得的共振响应相对于线性计算值减少了29%~48%,说明硬涂层材料的应变依赖性会进一步增强硬涂层的减振效果.

关键词：应变依赖性硬涂层复合结构有限元分析迭代计算

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升降速过程中转子系统油膜失稳规律

振动．测试与诊断 2016年第1期36卷 56-61,197页

作者：马辉王雪玲牛和强李辉东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

以某悬臂转子-轴承系统为研究对象,基于有限元方法建立了转子-轴承系统动力学模型。通过时域图、三维谱图和幅频响应图得到了转子系统升降速过程中出现的油膜失稳特征,分析了不同角加速度值在升降速过程中对1阶和2阶油膜失稳规律的影响... 详细信息

以某悬臂转子-轴承系统为研究对象,基于有限元方法建立了转子-轴承系统动力学模型。通过时域图、三维谱图和幅频响应图得到了转子系统升降速过程中出现的油膜失稳特征,分析了不同角加速度值在升降速过程中对1阶和2阶油膜失稳规律的影响。研究发现:升降速过程中产生的切向惯性力会改变油膜失稳转速,与稳态情况(角加速度为零)相比,升降速情况下2阶油膜失稳转速有所延迟;升速过程中随着角加速度值的增大2阶油膜失稳转速略有增加、降速过程略有减小;降速过程与升速过程相比,出现明显的迟滞效应。

关键词：升降速转子-轴承系统滑动轴承油膜振荡有限元

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电镀金刚石微磨具磨损机理分析与试验研究

机械工程学报 2015年第11期51卷 177-185页

作者：温雪龙巩亚东程军巴德纯东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

微磨削加工中磨粒的微观作用机理对研究微磨具的整体磨损和微磨具使用寿命的预测十分重要。分析电镀金刚石微磨具的磨损机理,针对微磨削区的复合作用过程与微磨具磨损形式的主要特征进行了几何与数学建模。通过考虑最小切屑厚度与尺寸... 详细信息

微磨削加工中磨粒的微观作用机理对研究微磨具的整体磨损和微磨具使用寿命的预测十分重要。分析电镀金刚石微磨具的磨损机理,针对微磨削区的复合作用过程与微磨具磨损形式的主要特征进行了几何与数学建模。通过考虑最小切屑厚度与尺寸效应等因素后提出并建立了微磨具磨粒微观磨损的数学模型,为了验证此模型的有效性,针对钠钙玻璃材料进行了不同磨削参数下的微磨削试验,分析微磨具磨损前后的磨头直径、磨损与破碎磨粒所占磨粒总数的比例和加工后试件表面粗糙度的变化规律。试验结果表明:加工后的试件表面质量越好磨损越缓慢;随着微磨削试验的进行,微磨具磨头直径经历了快速急剧减小和缓慢稳定减小两个阶段。磨损和破碎磨粒所占比例与磨损速度随主轴转速与进给率增大而增大,磨损和破碎磨粒的比例整体呈线性增长趋势。为提高微磨具的加工性能和延长微磨具的使用寿命提供了理论参考和试验依据。

关键词：微尺度磨削磨损机理微磨具

一种用于结构可靠性分析的Kriging学习函数

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哈尔滨工业大学学报 2017年第7期49卷 146-151页

作者：孙志礼李瑞闫玉涛王健东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

为提高基于Kriging模型的结构可靠性分析方法的效率,分析现有学习函数的不足,提出一种新的自适应学习函数VF.该学习函数同时考虑学习点的Kriging方差和联合概率密度函数值对失效概率估计精度的影响,避免对概率密度函数值过小的区域抽样... 详细信息

为提高基于Kriging模型的结构可靠性分析方法的效率,分析现有学习函数的不足,提出一种新的自适应学习函数VF.该学习函数同时考虑学习点的Kriging方差和联合概率密度函数值对失效概率估计精度的影响,避免对概率密度函数值过小的区域抽样造成的样本点浪费,提高了学习效率.根据Monte Carlo方法生成大量候选样本点,定义学习函数最大值点为最佳样本点;提出一种适合该学习函数的学习停止条件,既保证失效概率的精度又保证学习选点次数较少;分析两个数值算例.结果表明:与其他方法相比,所提出方法能够在较少样本数量的情况估计出较准确的失效概率值,其在迭代收敛速度、准确性及稳定性方面都具有较好的效果,且该方法能够应用于工程中隐式且非线性程度较高情况.

关键词：结构可靠性 Kriging模型失效概率主动学习蒙特卡罗方法

热环境对基础激励作用下纤维增强树脂基复合薄板振动特性的影响

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复合材料学报 2019年第2期36卷 380-388页

作者：李晖吴怀帅张体南闻邦椿东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

采用理论与实际相结合的方式,研究了热环境对纤维增强树脂基复合薄板振动特性的影响。首先,建立了基础激励作用下纤维增强树脂基复合薄板在热环境中的解析模型,推导获得了固有频率、模态振型、振动响应及阻尼比的解析表达式,并给出了热... 详细信息

采用理论与实际相结合的方式,研究了热环境对纤维增强树脂基复合薄板振动特性的影响。首先,建立了基础激励作用下纤维增强树脂基复合薄板在热环境中的解析模型,推导获得了固有频率、模态振型、振动响应及阻尼比的解析表达式,并给出了热环境下复合薄板振动特性的求解流程。然后,搭建了热环境下该类型复合薄板结构的振动测试系统,并以TC500碳纤维/树脂薄板为研究对象进行了实际测试。以相应的测试结果为例,研究发现,当温度从20℃上升到200℃时,复合薄板的模态振型基本不发生改变,固有频率降低幅度在2.3%～36.6%之间,振动响应幅值增大范围约为15.3%～58.4%,且阻尼性能也呈现增大的趋势,例如相对于常温下的阻尼结果,当温度上升到200℃时,其前6阶模态阻尼比的增大程度在13.9%～56.4%之间。另外,经过对比理论和测试获得的不同温度下的固有频率、模态振型、振动响应及阻尼结果可知,两者吻合较好,进而验证了解析分析方法及其结果的正确性。

关键词：热环境复合薄板振动特性基础激励