喷射颗粒流润滑试验研究及有限元仿真
发布时间：2022-02-21 22:06
本文构建了向环块摩擦副间隙输送颗粒流的润滑试验装置。该装置能使颗粒和空气流均匀混合;密封罩可以有效防止颗粒物质污染环境;同时通过改变装置中的射粉、流化及旋流气压就可以调节进入到摩擦副中颗粒流的浓度。结合Timken摩擦磨损试验机,通过试验得知:此装置可以提供稳定而持续的颗粒流;在石墨颗粒流润滑状态下,进入到环块摩擦副间的石墨颗粒能够将环块表面间的摩擦转换为石墨颗粒间的摩擦,起到良好的润滑作用,并且其对温度的敏感程度低。由于颗粒流运动非常复杂,因此从理论上研究颗粒流润滑特性面临很大困难。本文应用显式有限元法对颗粒流在楔形边界间的受剪切行为进行分析。在相同速度条件下,钢颗粒流的应力、对边界的摩擦力、及其模型能量均大于石墨颗粒流的应力、对边界的摩擦力及模型的能量;随着摩擦系数的提高,楔形摩擦副上、下边界受到钢颗粒流对其的摩擦力逐渐增大,并且在同一接触属性下,下边界所受的摩擦力大于上边界受到颗粒流的摩擦力;当钢颗粒受到下边界凸峰的挤压摩擦作用并通过楔形摩擦副的收敛间隙时,会产生较大的塑性变形;钢颗粒在通过楔形摩擦副的收敛间隙时对上边界产生很大的抬升力;并且模型的内能及摩擦耗能随着摩擦系数的增高...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
致谢
第一章 绪论
1.1 颗粒流润滑的国内外研究现状
1.1.1 颗粒流润滑的试验研究
1.1.2 颗粒流润滑的理论研究
1.1.3 颗粒流润滑的计算机数值模拟
1.1.4 小结
1.2 研究颗粒流润滑面临的困难
1.3 课题来源
1.4 本论文的主要内容
第二章 构建颗粒流润滑试验装置
2.1 试验研究的意义
2.2 颗粒流润滑与固体润滑的异同
2.3 试验方案的确定
2.3.1 雾化方案
2.3.2 流化方案
2.4 基于雾化方案构建的试验装置
2.4.1 大越式迅速摩耗试验机简介
2.4.2 颗粒雾化装置
2.5 基于流化方案构建的试验装置
2.5.1 颗粒流供应装置
2.5.2 Timken 摩擦磨损试验机简介
2.6 本章小结
第三章 颗粒流润滑试验研究
3.1 基于雾化方案开展的试验研究
3.1.1 试验条件
3.1.2 试验结果分析
3.2 基于流化方案开展的试验研究
3.2.1 检验试验装置的可行性
3.2.1.1 试验条件
3.2.1.2 试验结果分析
3.2.2 环块摩擦副在石墨颗粒流润滑状态下的摩擦磨损特性
3.2.2.1 试验条件
3.2.2.2 试验结果分析
3.3 本章小结
第四章 颗粒流数值模拟的基本理论
4.1 有限元求解算法
4.1.1 隐式算法
4.1.2 显式算法
4.2 有限元分析内容与作用
4.3 颗粒流数值模拟软件的选用
4.3.1 ABAQUS 有限元简介
4.3.2 比较ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit
4.4 有限元的具体分析步骤和 ABAQUS/CAE 有限元软件的模块
4.5 材料模型分析
4.5.1 概述
4.5.2 在ABAQUS 中定义非线性材料
4.6 接触分析
4.6.1 接触的描述方法
4.6.2 接触算法的基本流程
4.6.2.1 接触体的定义
4.6.2.2 接触探测
4.7 摩擦行为分析
4.7.1 库仑摩擦分析
4.7.2 罚摩擦分析
4.7.3 摩擦对ABAQUS 求解的影响
4.8 有限元数值模拟中MISES 应力简介
4.9 本章小结
第五章 颗粒流有限元数值模拟
5.1 二维颗粒流有限元模型的建立
5.1.1 单元网格的划分
5.1.2 边界条件及载荷的设置
5.2 摩擦因数对钢颗粒流模型的影响
5.2.1 模型在摩擦因数μ=0.4 时的应力云图
5.2.2 部分颗粒在不同摩擦因数下的Mises 应力分布
5.2.3 边界在不同摩擦系数下受到的摩擦力
5.2.4 钢颗粒流对上边界的抬升力
5.2.5 模型在不同摩擦系数下的应变分析
5.2.6 模型能量分析
5.2.7 局部颗粒在不同摩擦系数下的速度
5.3 下边界在变速条件下对钢、石墨颗粒流模型的作用
5.3.1 下边界在不同速度下对钢、石墨颗粒流模型的应力影响
5.3.2 边界在钢、石墨颗粒流作用下受到的摩擦力作用
5.3.3 钢、石墨颗粒在下边界变速条件下的速度对比
5.3.4 模型能量分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 课题总结
6.2 课题展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]滑块曲面形状因素对颗粒流润滑特性的影响[J]. 王伟,刘小君,胡兆稳,刘焜. 中国机械工程. 2009(04)
[2]粉-气混合流润滑试验装置及摩擦学特性[J]. 王家军,刘小君,王伟,刘焜. 农业工程学报. 2008(12)
[3]基于面接触的粉末润滑实验研究[J]. 王伟,刘小君,焦明华,李红献,刘焜. 润滑与密封. 2007(11)
[4]颗粒物质与颗粒流[J]. 鲍德松,张训生. 浙江大学学报(理学版). 2003(05)
[5]颗粒流的动力学模型和实验研究进展[J]. 吴清松,胡茂彬. 力学进展. 2002(02)
本文编号：3638124
【文章来源】：合肥工业大学安徽省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
致谢
第一章 绪论
1.1 颗粒流润滑的国内外研究现状
1.1.1 颗粒流润滑的试验研究
1.1.2 颗粒流润滑的理论研究
1.1.3 颗粒流润滑的计算机数值模拟
1.1.4 小结
1.2 研究颗粒流润滑面临的困难
1.3 课题来源
1.4 本论文的主要内容
第二章 构建颗粒流润滑试验装置
2.1 试验研究的意义
2.2 颗粒流润滑与固体润滑的异同
2.3 试验方案的确定
2.3.1 雾化方案
2.3.2 流化方案
2.4 基于雾化方案构建的试验装置
2.4.1 大越式迅速摩耗试验机简介
2.4.2 颗粒雾化装置
2.5 基于流化方案构建的试验装置
2.5.1 颗粒流供应装置
2.5.2 Timken 摩擦磨损试验机简介
2.6 本章小结
第三章 颗粒流润滑试验研究
3.1 基于雾化方案开展的试验研究
3.1.1 试验条件
3.1.2 试验结果分析
3.2 基于流化方案开展的试验研究
3.2.1 检验试验装置的可行性
3.2.1.1 试验条件
3.2.1.2 试验结果分析
3.2.2 环块摩擦副在石墨颗粒流润滑状态下的摩擦磨损特性
3.2.2.1 试验条件
3.2.2.2 试验结果分析
3.3 本章小结
第四章 颗粒流数值模拟的基本理论
4.1 有限元求解算法
4.1.1 隐式算法
4.1.2 显式算法
4.2 有限元分析内容与作用
4.3 颗粒流数值模拟软件的选用
4.3.1 ABAQUS 有限元简介
4.3.2 比较ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit
4.4 有限元的具体分析步骤和 ABAQUS/CAE 有限元软件的模块
4.5 材料模型分析
4.5.1 概述
4.5.2 在ABAQUS 中定义非线性材料
4.6 接触分析
4.6.1 接触的描述方法
4.6.2 接触算法的基本流程
4.6.2.1 接触体的定义
4.6.2.2 接触探测
4.7 摩擦行为分析
4.7.1 库仑摩擦分析
4.7.2 罚摩擦分析
4.7.3 摩擦对ABAQUS 求解的影响
4.8 有限元数值模拟中MISES 应力简介
4.9 本章小结
第五章 颗粒流有限元数值模拟
5.1 二维颗粒流有限元模型的建立
5.1.1 单元网格的划分
5.1.2 边界条件及载荷的设置
5.2 摩擦因数对钢颗粒流模型的影响
5.2.1 模型在摩擦因数μ=0.4 时的应力云图
5.2.2 部分颗粒在不同摩擦因数下的Mises 应力分布
5.2.3 边界在不同摩擦系数下受到的摩擦力
5.2.4 钢颗粒流对上边界的抬升力
5.2.5 模型在不同摩擦系数下的应变分析
5.2.6 模型能量分析
5.2.7 局部颗粒在不同摩擦系数下的速度
5.3 下边界在变速条件下对钢、石墨颗粒流模型的作用
5.3.1 下边界在不同速度下对钢、石墨颗粒流模型的应力影响
5.3.2 边界在钢、石墨颗粒流作用下受到的摩擦力作用
5.3.3 钢、石墨颗粒在下边界变速条件下的速度对比
5.3.4 模型能量分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 课题总结
6.2 课题展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]滑块曲面形状因素对颗粒流润滑特性的影响[J]. 王伟,刘小君,胡兆稳,刘焜. 中国机械工程. 2009(04)
[2]粉-气混合流润滑试验装置及摩擦学特性[J]. 王家军,刘小君,王伟,刘焜. 农业工程学报. 2008(12)
[3]基于面接触的粉末润滑实验研究[J]. 王伟,刘小君,焦明华,李红献,刘焜. 润滑与密封. 2007(11)
[4]颗粒物质与颗粒流[J]. 鲍德松,张训生. 浙江大学学报(理学版). 2003(05)
[5]颗粒流的动力学模型和实验研究进展[J]. 吴清松,胡茂彬. 力学进展. 2002(02)
本文编号：3638124
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3638124.html
