自润滑关节轴承衬垫实验及热力耦合有限元分析

发布时间：2017-07-02 13:05

  本文关键词：自润滑关节轴承衬垫实验及热力耦合有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着机械工程的高速发展,机械系统对热性能和力学性能高的材料需求越来越广泛。与传统的关节轴承相比,自润滑关节轴承具有承载能力高、减摩性好、免维护等优点,在航空航天、武器装备、铁道装备等领域得到较多应用。实际工作条件下,自润滑关节轴承经常由于散热不良导致衬垫加速老化直至脱胶失效,自润滑关节轴承的热平衡温度成为关键指标。本文以自润滑关节轴承衬垫为研究对象,开展热力耦合分析,研究结果将有助于自润滑关节轴承的性能提升。本文以ABAQUS软件为工具,自润滑衬垫为研究对象,分别建立了半环衬套实验和自润滑关节轴承实验的有限元模型并进行了模拟计算。基于热力耦合条件下,研究了高速轻载和低速重载下自润滑衬垫的温度场;基于数值分析方法,对模型进行了静载变形和应力场分析。通过将有限元模拟结果与实验结果对比,半环衬套实验件的模拟温升值与实验温升值的最大相对误差为17.7%,衬垫在静载荷下的变形量最大的相对误差为16.4%;自润滑关节轴承外圈的模拟温升值与实验结果的最大相对误差为18.6%,衬垫层静载变形量的最大相对误差则为18.8%。最后基于Python语言,将ABAQUS有限元建模、计算及后处理等过程用命令流语句表示。分析计算结果表明,本文采用热力耦合方式,对自润滑衬垫进行的温度场和应力场有限元计算结果与实验结果相吻合,这对自润滑关节轴承相关方面的研究提供了一定参考价值。
【关键词】：温度场 自润滑衬垫 命令流 关节轴承 热力耦合
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 课题研究的意义12-13
• 1.3 自润滑关节轴承的研究现状13-15
• 1.3.1 自润滑关节轴承的国外研究现状13-14
• 1.3.2 自润滑关节轴承的国内研究现状14-15
• 1.4 有限元法思想在关节轴承轴承分析中的应用15-16
• 1.5 本文的主要研究内容16-17
• 第2章 自润滑关节轴承温度场分析中ABAQUS的应用17-28
• 2.1 有限元软件ABAQUS的概述17
• 2.2 ABAQUS软件的分析模块17-18
• 2.3 ABAQUS通用分析步骤18-19
• 2.4 ABAQUS接触问题分析19-23
• 2.4.1 接触定义设置20-21
• 2.4.2 常用的摩擦模型21-22
• 2.4.3 摩擦生热模型22-23
• 2.5 两种传热学系数的计算23-26
• 2.5.1 热流分配系数的计算23-25
• 2.5.2 对流换热系数的计算25-26
• 2.6 本章小结26-28
• 第3章 自润滑衬垫的相关理论28-34
• 3.1 自润滑衬垫的弹性力学理论28-30
• 3.2 自润滑衬垫摩擦系数的影响因素30-31
• 3.3 自润滑衬垫导热系数的测量31-33
• 3.3.1 KY-DRX-RW型导热系数测试仪31-32
• 3.3.2 导热系数测量步骤32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 半环式衬套实验的有限元分析及验证34-54
• 4.1 摩擦热和接触分析34-36
• 4.1.1 传热学理论34-35
• 4.1.2 自润滑关节轴承的接触分析35-36
• 4.2 半环衬垫摩擦学性能实验研究36-40
• 4.2.1 高速摆动自润滑衬垫实验机36-37
• 4.2.2 自润滑半环衬套试件高速摆动实验37-38
• 4.2.3 半环衬套实验件静载实验38
• 4.2.4 实验结果及分析38-40
• 4.3 半环衬套实验件的有限元分析40-50
• 4.3.1 有限元模型的基本假设40
• 4.3.2 半环衬套实验的有限元模型建立40-46
• 4.3.3 有限元结果分析46-50
• 4.4 实验结果与仿真结果相对比50-51
• 4.4.1 温升曲线对比50-51
• 4.4.2 半环实验衬垫变形量的对比51
• 4.5 半环衬套实验有限元分析的命令流51-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第5章 自润滑关节轴承的有限元分析及验证54-68
• 5.1 自润滑关节轴承摩擦实验研究54-57
• 5.1.1 航空自润滑关节轴承服役性能评价实验机54-55
• 5.1.2 实验方案55-56
• 5.1.3 实验结果及分析56-57
• 5.2 自润滑关节轴承实验的有限元分析57-65
• 5.2.1 自润滑关节轴承模型的基本假设57-58
• 5.2.2 自润滑关节轴承有限元模型的建立58-61
• 5.2.3 自润滑关节轴承有限元模型结果分析61-65
• 5.3 实验结果与仿真结果相对比65-66
• 5.3.1 轴承外圈温升结果对比65
• 5.3.2 衬垫层变形量对比65-66
• 5.4 自润滑关节轴承实验有限元分析计算的命令流66
• 5.5 本章小结66-68
• 结论68-69
• 参考文献69-72
• 附件72-104
• 附件1 半环衬套实验命令流文件72-89
• 附件2 自润滑关节轴承命令流89-104
• 致谢104

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