静压支承滑靴副比一般的滑动摩擦副具有更好的摩擦自适应特性,对滑靴的早期磨损有一定的修复效果,但其摩擦自适应机理目前尚不明确。为此,基于分形理论,采用分形维数、尺度系数等分形参数描述滑靴表面形貌,对摩擦自适应过程进行理论分析,开展磨损试验并以分时段更换试件的试验方法观察分形参数的变化情况,得到分形参数对摩擦学特性的影响规律,揭示滑靴摩擦自适应机理。结果表明,滑靴副在发生早期磨损后,分形维数呈增大-减小-再增大-再减小的变化过程,尺度系数和摩擦系数呈减小-增大-再减小-再增大的变化过程,滑靴在早期磨损阶段呈现出显著的摩擦自适应特性,其表面性能表现出劣化-修复-再劣化-再修复的变化特征。

针对混沌现象的3个主要特征指标--分维数、Lyapunov指数和预测误差,系统地阐述了一种对时间序列进行非线性处理的方法.通过对气液两相流压差信号的分析处理,证实了气液两相流中存在着混沌现象,并在重构相空间中清晰地再现了动力特性.结果表明这种新颖的方法对研究两相流形成的机理和本质具有十分重要的意义.

为揭示干气密封端面间摩擦振动规律,通过对密封端面在干摩擦状态下的微观形貌与受力进行分析,基于分形理论构建了包含分形参数的密封端面法向位移激励以及干气密封在干摩擦状态下的两自由度摩擦振动系统模型。为验证模型的合理性和正确性,搭建了干气密封摩擦振动实验测试平台。对不同工况下的理论与实验结果进行对比分析,结果表明:当载荷一定时,理论模型计算振幅与实验测试振幅均随着转速的增大而增大;当转速一定时,理论模型计算振幅与实验测试振幅均随着载荷的增大而增大;在相同工况下,理论模型计算振幅与实验测试振幅接近,且理论值普遍大于实验值。

为研究配流盘表面形貌对配流副润滑特性的影响,采用分形理论模拟配流盘表面形貌,建立轴向柱塞泵配流副润滑模型,使用有限差分法对模型进行求解,探讨分形参数对表面轮廓的影响,并进一步分析分形参数和配流副工况参数对油膜承载力、摩擦力、摩擦转矩和摩擦因数的影响。结果表明:分形维数越大,表面轮廓形貌复杂度越高,且粗糙表面高度随尺度系数减小而降低;随着缸体倾角和转速的增大,油膜承载力提升,但摩擦力、摩擦转矩和摩擦因数也随之升高;配流副润滑性能与分形维数呈现正相关的关系,选取较大的分形维数有利于提升配流副的润滑性能;尺度系数越小其摩擦力越小,但承载力也减小,因此需选择适中的尺度系数。

研究接触式机械密封端面泄漏模型建立问题.采用分形参数表征机械密封端面形貌,通过引入压力流量因子来反映实际粗糙表面对泄漏通道的影响,推导出了压力流量因子的分形表达式,建立了基于平均膜厚和压力流量因子的泄漏分形模型.通过理论计算对机械密封泄漏率的影响因素进行了分析,并在自制的试验装置上对2套B104a-70型机械密封进行了试验,试验密封流体为20℃清水,压力为0.5MPa,转速为2900r/min,弹簧比压分别为0.15和0.30MPa.研究结果表明泄漏率随着弹簧比压的增大略有下降,随着密封流体压力及转速的增大而增大,且端面越粗糙增大的幅度越大;当端面较粗糙时,泄漏率随着端面分形维数的增大或特征尺度系数的减小而迅速减小,而当端面较光滑时,泄漏率的变化很小;泄漏率的理论计算值与试验值吻合较好,特别是在进入正常磨损阶段后相差很小.

在传统M-B接触模型的基础上,利用三维分形理论,推导三维分形结合面的接触模型,并建立了三维分形接触热导模型。通过仿真分析揭示了法向载荷、分形维数、分形尺度参数、材料特性参数及各参数的耦合对接触热导的影响。仿真结果表明接触热导与法向载荷呈正相关,当2.1≤D≤2.4时,两者存在非线性关系,当2.5≤D≤2.9时,两者趋于线性关系;当2.0

关键词： 分形理论 接触热导模型 接触热阻 材料特性参数 分形参数 数值仿真 点击下载

基于Hertz接触理论和分形理论,提出利用两椭圆体的表面接触系数对微凸体分布函数进行修正,引入微凸体的临界弹塑性变形接触面积,推导出变双曲圆弧齿线圆柱齿轮接触面切向刚度的分形模型。通过数值仿真论证了表面接触系数的合理性,并分析出主要参数（法向载荷、分形维数、粗糙度幅值、切向载荷、材料特性参数）对切向刚度的影响。结果表明,法向载荷与切向刚度成正比关系,但当分形维数的取值范围不同时,两者的变化规律有着较大的差别。当分形维数增大时,切向刚度先增大后减小,在分形维数为1.85时达到最大值。切向刚度随着粗糙度幅值和切向载荷的增大而减小,随着材料特性参数的增大而增大。该模型的建立为研究变双曲圆弧齿线圆柱齿轮接触面的切向刚度提供了理论依据。

在海洋环境中，大部分金属容易与海水介质发生反应而腐蚀，特别是南海海域有着“高温、高湿、高盐”的特点，金属材料在“三高”环境下的腐蚀尤其严重。研究海洋环境下金属表面的腐蚀过程，对深入了解材料表面腐蚀损伤的形成机理和演化过程，以及进一步定量描述金属材料结构性能的退化失效等，都具有重要的理论和实际意义。该文在分形表面基础上，对海水环境下金属腐蚀过程进行数值模拟，研究不同海水浓度下金属材料腐蚀表面形貌特征及其变化规律，为海洋环境下金属腐蚀规律和腐蚀机理的进一步研究提供思路。

根据分形理论中的W-M函数建立柱塞与缸体孔表面三维形貌数学模型,并利用MATLAB软件编写程序,分析分形维数对表面微观形貌的影响。将柱塞副间隙油膜沿轴向展成平面,建立油膜厚度及压力分布计算模型,采用有限体积法求解二维雷诺方程,分析粗糙度对柱塞副间隙油膜压力分布的影响。结果表明:随着分形维数的增加,柱塞表面粗糙度呈增加趋势,且表面粗糙度越大,压力峰值越大。

针对液压泵故障诊断中特征提取上的瓶颈问题提出了一种基于分形理论的液压泵故障诊断方法.以轴向柱塞泵为例应用Matlab软件通过建立液压泵壳体的振动模型运用分形理论提取特征参数进行液压泵故障分形诊断的研究.结果显示壳体振动信号在一定的尺度范围内具有分形特征不同的状态下关联维数是不同的具有明显可分性.因此关联维数作为液压设备故障诊断的敏感因子是可行的.这种方法简单、直观、易行克服了传统方法分析上故障特征的提取、分析的困难.