针对高压介质的金属密封问题,利用有限元分析方法得到圆柱面分析模型,以密封面接触应力、理论接触面积为输入参数,得到不同过盈量下密封面的真实接触面积,结合修正后的微观泄漏计算模型,研究不同曲率圆柱密封面泄漏规律。研究表明随着圆环过盈量增加到0.04 mm,密封面产生稳定接触,泄漏量不再随着过盈量而发生变化,密封性能满足最小密封比压要求。该预测方法以密封面平均接触压力为唯一变量,可以对不同啮合方式的任意尺寸圆柱密封面泄漏量进行预测,计算泄漏率与实验数据,验证了模型的准确性,对金属高压密封设计和评估具有重要意义。

通过对3D打印技术中目前主流的路径规划方式的研究的基础上,提出了基于层轮廓特征的路径规划方法,即对同一三维模型分层处理后针对不同层截面轮廓特征采用不同的路径规划.运用G代码仿真和3D打印实验验证方法,得到如下结论采用Hilbert曲线路径规划可提高制件的打印精度;采用三角形分形路径规划可提高制件的打印效率;采用并行栅格路径规划、普通蜂巢路径规划在充盈度、饱满度比较差的截面上可提高成型质量.经过实验数据分析,所选用的路径规划提高了打印精度与打印效率,对熔融沉积成型合理选用路径规划具有借鉴意义.

研究微织构结合面上的表面形貌参数对结合面法向接触刚度的影响。根据微织构表面的形貌特征,将微织构表面分为织构前表面和织构区域两部分,由分形接触理论计算出织构前表面上微凸体的基本参数,忽略织构区域底部未接触部分,将微凸体在接触载荷作用下的变形分为三个阶段弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段。由接触力学理论,首先建立织构前表面上单个微凸体的法向接触刚度模型。然后由微观到宏观,结合微织构表面的织构形貌特征,构造整个宏观微织构结合面的法向接触刚度计算模型,研究不同的表面形貌参数对于微织构界面上法向接触载荷、微凸体因载荷产生的变形以及法向接触刚度的影响。经过仿真分析之后,结果表明,当微织构结合面的法向接触载荷不断增大时,结合面的法向接触刚度总体呈单调上升趋势;并且随着织构密度的增加,结合面上由...

表面粗糙度对微动状态下接触面的接触压力和剪切摩擦力有着显著影响。在这项研究中,创建Python脚本将Matlab中利用Weierstrass-Mandelbrot函数构造的分形表面轮廓坐标导入ABAQUS中,并使用样条曲线拟合轮廓坐标,从而构建包含粗糙表面的二维柱面/平面接触模型。采用有限元方法研究考虑粗糙表面接触的接触压力和剪切摩擦力分布,并讨论材料弹性、弹-塑性和载荷幅值对剪切摩擦力的影响。结果表明,粗糙表面的存在导致接触压力分布为非光滑曲线,局部应力集中程度高;当表面粗糙度较大时,接触面上接触压力的分布是离散的。同时发现,不同材料接触副下,剪切摩擦力沿粗糙表面的分布差异明显。

选用PVD-AlTiN涂层硬质合金刀具高速干铣削高强钢AISI4340,采用分形理论,研究了铣削参数对切削力分形特征的影响,指出分形维数是独立于切削力大小,并可描述切削力的稳定性;发现分形维数随铣削速度的增加,出现"高-低-高-低"的趋势,并在试验铣削参数范围内,确定了切削力较为稳定的铣削参数是v_c=320m/min,f_z=0.02mm/z,a_p=0.2mm,a_e=4mm;在较高铣削速度v_c=400m/min和v_c=440m/min条件下,v_c对切削力稳定性的影响即分形维数的大小占主导作用。此研究内容丰富了分形理论在高速切削领域的应用,对高速铣削切削力稳定性的表征具有指导意义。

固体吸附式制冷系统中吸附剂一般是多孔介质结构，吸附剂的内部结构特征对传热特性和吸附质的传质特性有直接影响，进而影响吸附解吸时间。本文探讨利用分形理论来分析固体吸附剂的结构特点，为目前通过对吸附剂的固化处理来提高吸附剂的传热速率的处理方法提供理论上的分析，并指出最佳分形维数的分形结构。

以建筑垃圾再生砖为研究对象,进行了单轴压缩试验,拟合了应力-应变曲线,采用扫描电镜(SEM)对再生砖的细观结构进行观测,利用工业CT获得了再生砖压缩破坏过程中的裂纹分布特征,并借助分形理论进行分析裂纹演化特征。研究结果表明:建筑垃圾再生砖具有较大的孔隙率,存在诸多的初始缺陷,裂纹容易最先在这些薄弱环节出现。水泥石将骨料包裹起来形成筋络结构可分割破坏区,延缓裂缝的伸展及汇聚过程,可有效提高再生砖的强度。同时再生砖具显著的不均匀性,在荷载作用下不同断面的分形维数的变化规律有较大的差异,断面上平均强度越高,分形维数的变化越平缓,反之则变化要更剧烈,但整体物理性能与混凝土是相似的。CT和SEM结合可有效地对建筑材料的微观结构和破坏机理进行分析,为进一步揭示再生砖的细观损伤破裂机理奠定基础。

基于材性试验研究了粗骨料级配对橡胶混凝土构件强度及弹性模量的影响;通过三根不同级配粗骨料橡胶混凝土梁探讨了粗骨料级配对试验梁受弯承载力、挠度等方面的影响,并研究了三根橡胶混凝土梁在集中荷载下损伤演化过程的分形行为。用分形几何学研究橡胶混凝土梁的损伤演化过程,为橡胶混凝土结构的健康检测和安全性评估提供新的方法。

基于分形理论将动、静环端面的接触简化为粗糙表面与理想刚性平面的接触,讨论了接触式机械密封端面形貌的表征方法,建立了接触式机械密封的磨损模型。根据建立的模型,分析各分形参数、材料参数及工作参数对磨损的影响,并将所建模型与实验数据进行对比,验证了模型的合理性。结果表明接触式机械密封分形维数D与其磨损率γ呈浴盆曲线的关系;特征长度尺度参数G、端面比载荷pg、转速n与其磨损率γ成正比;接触式机械密封的综合弹性模量E与其磨损率γ成反比。

通过模拟计算,分析工作参数和端面形貌分形参数对接触式机械密封端面摩擦热的影响.基于机械密封端面接触分形模型,考虑密封端面摩擦热、摩擦系数、端面温度之间相互影响的关系,提出了密封端面摩擦热的耦合计算方法.对内流式部分平衡型机械密封端面摩擦热的影响因素进行了计算分析.结果表明,随着弹簧比压或密封流体压力的增大,密封端面摩擦热线性增大;随着转速的增大,密封端面摩擦热近似线性增大,且密封端面越光滑,摩擦热的增量越大;随着端面分形维数的增大或特征尺度系数的减小,密封端面摩擦热非性线增大,且随着密封端面趋于光滑,摩擦热的增幅变大.