国家自然科学基金(51004083)
- 作品数：18 被引量：167H指数：8
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- 不同载荷工况下空心圆柱滚子轴承的接触分析被引量：7
- 2012年
- 针对空心圆柱滚子轴承的实际工作状况,利用有限元软件ABAQUS建立了滚子轴承的有限元模型,并对其在3种载荷工况(均载"、梯形"偏载和"三角形"偏载)下进行了数值模拟,分析了不同空心度对滚子的Mises应力、接触应力和变形的影响。结果表明:偏载工况对滚子的应力和变形影响较大;与均载工况相比,偏载工况下滚子的"边界效应"较小;不同空心度的滚子应力和变形不同,空心度为60%的滚子的Mises应力最小。把滚子内孔由圆柱改为圆锥后,滚子的Mises应力和接触应力均减小,有效的提高了轴承的强度和使用寿命。
- 韩传军张杰
- 关键词：空心滚子轴承有限元接触应力
- 空心轴过盈配合的微动接触分析被引量：11
- 2013年
- 以承受旋转弯曲载荷下的空心轴和轴套过盈装配体为研究对象,应用有限元法建立了接触模型,分别计算了不同过盈量、不同载荷、不同空心度和不同摩擦系数下,接触面上某一接触线的接触状态(黏着区、滑移区、张开区)和应力分布情况.引入修正系数对接触状态的判定公式进行了修正,并研究了各参数对修正系数的影响.结果发现:黏/滑交界点和滑/开交界点附近易产生微动裂纹;随着弯曲载荷的增大,接触面上的滑移区间大小不变,但其分布位置逐渐向接触中心移动;过盈量越大,接触面间发生磨损区间越小;轴的空心度不影响黏着区的大小,但控制着滑/开交界点位置;摩擦系数对法向接触应力值的影响较小,但切向应力值却随其增大而增大.
- 韩传军张杰
- 关键词：空心轴过盈配合有限元法接触应力微动
- 螺杆钻具用推力空心圆锥滚子轴承的设计与分析被引量：4
- 2014年
- 针对螺杆钻具中较易发生失效的推力轴承组设计一种推力空心圆锥滚子轴承组结构。建立该轴承的有限元计算模型,确定合理的滚子空心结构,得到一种深穴空心圆锥滚子结构。研究空心度和轴向载荷对轴承力学性能的影响。结果表明:圆锥滚子宜采用等比空心结构,空心滚子端部存在应力集中现象;空心度越大,滚子内壁上和沿轴向的等效应力分布越不均匀,当空心度小于65%时,滚子的等效应力变化较小;轴向载荷越大,滚子两端的应力集中现象越严重。随着深穴深度和直径增大,滚子端部的应力逐渐减小,而中间部位的应力逐渐增大,此深穴结构可以有效地改善其端部的"边缘效应",避免轴承组过早发生疲劳失效。
- 韩传军张杰梁政
- 关键词：螺杆钻具推力轴承应力集中
- 常规螺杆钻具定子衬套的热力耦合分析被引量：13
- 2013年
- 基于传热学原理,采用有限元法分析橡胶衬套的热力耦合效应,讨论衬套温升的物理机理。分析衬套的温度场分布特点及热应力应变规律;研究橡胶硬度、泊松比以及静压、转子转速、地层温度、压差对衬套温升的影响。研究结果表明:均匀温度场的温升越高,衬套的热应力和变形就越大;衬套的非均匀温度场呈椭圆形分布,温度梯度较大;衬套的温升、最大热应力及变形量随着橡胶硬度、泊松比、地层温度的增大而减小,随静压、压差的增大而增大。通过与现场失效实例对比,验证了分析结果的正确性和可靠性。
- 韩传军张杰刘洋
- 关键词：橡胶衬套有限元热力耦合温度场
- 螺杆钻具传动轴总成故障树建立及推力轴承应力分析被引量：7
- 2012年
- 螺杆钻具传动轴总成是螺杆钻具最易失效的部件之一,研究其失效原因及机理对工程实践有重要的参考意义。应用故障树分析法建立了以传动轴总成失效为顶事件的故障树模型,采用上行法定性分析了故障树的17个最小割集,找到了引起失效的主要因素。应用有限元法对最易发生失效的推力轴承进行了强度计算,对推力轴承的失效部位和失效机理进行了分析。结果表明,通过建立失效故障树模型和有限元分析相结合的分析方法,有利于对螺杆钻具的失效行为进行预判,对提高螺杆钻具的可靠性与安全性有一定的参考价值。
- 韩传军张杰刘洋戴春林谢居良
- 关键词：螺杆钻具故障树推力轴承有限元分析
- 深穴空心推力圆锥滚子轴承的设计及接触分析被引量：5
- 2014年
- 为了克服推力圆锥滚子轴承中直母线滚子的端部应力集中问题,设计了一种深穴空心圆锥滚子轴承,它兼备了空心结构和深穴结构的优点.通过有限元方法分析了实心滚子、空心滚子、深穴滚子和深穴空心滚子的应力分布,并研究了空心度、深穴深度和深穴直径对深穴空心滚子接触应力的影响规律.结果表明:深穴空心圆锥滚子的应力分布优于其他三种结构,深穴结构可以明显改善滚子端部的应力集中现象;圆锥滚子的空心度为55%时较为合理;随着深穴深度和深穴直径的增大,滚子端部的应力变小,而中段的应力却变大.最后,通过对圆柱型、圆锥型和球面型深穴结构的比较,发现圆锥型深穴结构更为合理,且加工方便.
- 张杰梁政韩传军冯定
- 关键词：推力圆锥滚子轴承应力集中有限元方法
- 粗糙陶瓷涂层与刚性平面滑动摩擦过程的数值模拟
- 2013年
- 陶瓷涂层在滑动接触过程中的温升对零部件的接触和力学性能有重要的影响。应用有限元法,建立了含多粗糙峰陶瓷涂层与刚性平面的滑动接触模型,并通过热机耦合计算对滑动摩擦过程进行了数值模拟,分析了滑动过程中陶瓷涂层、粘结层和基体的温度及应力分布规律,研究了相对滑动速度、初始压入量、摩擦系数和涂层厚度对各部分的温升、等效应力和接触应力的影响。结果表明:陶瓷涂层的最高温度出现在粗糙峰的滑动接触面上,其高温区也集中在粗糙峰部分;与静态接触相比,滑动接触改变了各部分内部应力的分布;粘结层和基体的最大等效应力和最高温度随着运动速度和摩擦系数的增大而升高,随涂层厚度的增加而降低;粘结层和基体在滑移前后的最大等效应力及最高温度均与压入量近似成线性关系。
- 韩传军张杰
- 关键词：数值模拟陶瓷涂层应力温度有限元法
- 牙轮钻头用深穴空心滚子轴承的数值研究被引量：4
- 2014年
- 牙轮钻头中轴承系统与硬质合金镶齿钻头牙齿的寿命不匹配,成为制约其使用寿命的一个重要因素。为此,在牙轮钻头用空心圆柱滚子轴承的基础上,设计了一种深穴空心滚子轴承,除了具备空心结构滚子的优点外,避免了在滚子端部出现应力集中现象。同时,建立了不同结构滚子轴承的有限元模型,进行了应力分析,并研究了深穴深度和深穴直径对滚子力学性能的影响。结果表明:深穴空心滚子的力学性能优于实心滚子、空心滚子和深穴滚子;随着深穴深度和深穴直径的增大,滚子两端的等效应力和接触应力逐渐减小,而中间部位的应力却逐渐增大;以Ф215.9 mm牙轮钻头滚动轴承为例,建议其深穴直径为7 mm,深穴深度为2 mm较为适宜。最后,设计了一种填充式复合滚子轴承,可以有效地提高轴承的疲劳寿命,建议在钻进过程中可以根据不同地层合理选择轴承滚子结构。
- 张杰梁政韩传军冯定
- 关键词：牙轮钻头滚动轴承有限元应力集中
- 基于流固耦合的多弯管路系统动力学分析被引量：17
- 2014年
- 为研究多弯管路系统的动力学特性,基于流固耦合和有限元原理,对充液L型管道的固有特性进行了数值模拟,并与TMM(传递矩阵法)进行了对比,证明了数值模型的合理性。建立了水下多弯管路的数值模型,进行了流固耦合模态分析,研究了壁厚、管径对管路固有频率的影响规律。并对非定常流下多弯管路系统的动力响应进行了分析,研究了壁厚和波动速度对管道振动的影响规律。研究结果表明:考虑管内、外流体与管道三者耦合时的管道固有频率比只考虑管内流体与管道二者耦合和不考虑耦合时小,但流固耦合作用对管道模态振型的影响较小;管道的固有频率随管径和壁厚的增大而增大,气体与管道之间耦合作用对管道固有频率的影响小于液体;非定常流下,多弯管路的振动幅值随着壁厚的增大而减小,随着波动速度的增大而增大。
- 张杰梁政韩传军
- 关键词：流固耦合固有频率非定常流动力响应
- 轴向载荷下空心轴的过盈连接力学特性被引量：3
- 2013年
- 用有限元建立空心轴和轴套的过盈连接模型,分析其在轴向拉、压载荷下的力学特性,并对轴向拉伸载荷下,过盈量、空心度、轴向载荷量和轴套厚度对过盈连接力学特性的影响规律进行研究。结果表明,在轴向载荷作用下,接触应力和轴套的等效应力仍存在边缘效应;空心轴在拉伸载荷下的最大等效应力出现在内圆柱面。承受轴向拉伸载荷时,接触应力和轴套的等效应力随着过盈量和轴套厚度的增大而增大,随着空心度和载荷量的增大而减小;空心轴的等效应力随着各参数的增大而增大。
- 张杰韩传军
- 关键词：过盈连接轴向载荷力学特性有限元
