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液體靜壓潤滑有限元計算方法及分析 版權信息
- ISBN：9787568067027
- 條形碼：9787568067027 ; 978-7-5680-6702-7
- 裝幀：80g膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
液體靜壓潤滑有限元計算方法及分析 本書特色
國外學者們的專著主要集中于對流體進行系統理論研究，對于利用有限元、CFD等方法對具體對象進行計算，并對結果進行研究與分析的較少見。在基礎研究方面，國內外學者們的專著尚缺乏對于利用有限元對液體靜壓潤滑的靜動態特性進行重點研究，鑒于此，本書將聚焦于利用有限元對液體靜壓支承靜動態特性進行有限元計算，并對計算結果進行詳細研究與分析。
液體靜壓潤滑有限元計算方法及分析 內容簡介
運動支承作為制造裝備的基礎部件，是制造裝備精度鏈、剛度鏈的重要環節，其承載力、剛度等特性是制造裝備力學性能的重要組成因素，直接影響著制造裝備的執行精度。在國外精密重型/超重型機床和超精密制造裝備中已較廣泛使用流體靜壓支承作為主軸系統和進給系統的關鍵運動支承部件。隨著高端制造裝備對運動支承的精度、速度和承載性能要求的特別化，流體靜壓支承正逐漸成為當今高速、精密及重載運動系統結構的主要發展方向。本書將重點關注利用有限元計算方法來解決考慮多因素的液體靜壓支承性能的數值計算及分析，計算全部采用Matlab編程實現。本書首先從液體靜壓潤滑基礎知識入手，系統講解Reynolds方程、廣義雷諾方程及其有限元計算方法，并針對考慮不帶腔、帯腔、粗糙度、非牛頓潤滑、滑移等因素的液體靜壓支承靜動態特性進行有限元計算理論與分析。
液體靜壓潤滑有限元計算方法及分析 目錄
第1章液體靜壓潤滑基礎知識(1)
1.1潤滑油的主要性質(1)
1.1.1激光焊接介紹(1)
1.1.1密度和重度(1)
1.1.2黏度(2)
1.2流體的流動性質(3)
1.2.1層流與紊流(4)
1.2.2雷諾數(4)
1.3牛頓定律及非牛頓流體(4)
1.3.1牛頓定律(4)
1.3.2非牛頓流體(5)
1.4流體動壓形成原理(6)
1.5油液在平行平板、小孔、圓管、環形縫隙中的黏性流動(6)
1.5.1平行平板縫隙的黏性流體流動(7)
1.5.2圓臺的黏性流體流動(9)
1.5.3環形縫隙內的黏性流體流動(10)
1.6液體靜壓潤滑的節流器(11)
1.6.1節流器的工作原理(11)
1.6.2常用節流器(12)
第2章雷諾方程及其有限元計算方法(16)
2.1雷諾方程及廣義雷諾方程(16)
2.1.1雷諾方程(16)
2.1.2廣義雷諾方程(20)
2.2雷諾方程求解的邊界條件(21)
2.3孔入式液體靜壓徑向軸承壓力控制方程(23)
2.3.1孔入式液體靜壓徑向軸承結構及工況參數(23)
2.3.2油膜壓力控制方程(24)
2.4孔入式液體靜壓徑向軸承有限元計算方法(26)
2.4.1系統整體有限元方程(26)
2.4.2有限元求解雷諾方程的程序流程圖(34)
第3章孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性有限元計算方法及分析(36)
3.1液體靜壓潤滑有限元靜態特性參數計算方法(36)
3.2液體靜壓潤滑有限元動態特性參數計算方法(38)
3.3孔入式液體靜壓徑向軸承軸心穩態平衡位置的計算方法(40)
3.4孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性分析(42)
3.4.1節流系數對油膜承載能力的影響(43)
3.4.2速度系數對油膜承載能力的影響(47)
3.4.3進油孔位置對油膜承載能力的影響(51)
3.4.4供油孔數量對油膜承載能力的影響(52)
3.4.5非對稱結構對油膜承載能力的影響(53)
第4章孔入式液體靜壓徑向軸承非線性穩定邊界有限元計算方法及分析(62)
4.1油膜失穩機理及線性臨界轉速的計算(62)
4.2液體懸浮軸承軸心軌跡的計算方法(66)
4.3液體懸浮軸承線性與非線性軸心軌跡對比(68)
4.4液體懸浮軸承的非線性穩定性邊界求解(74)
4.5液體懸浮軸承的非線性穩定性特性分析(76)
4.5.1孔入式液體靜壓徑向軸承的設計參數對臨界轉速的影響規律(76)
4.5.2非線性穩定性邊界與工況參數的關系(79)
第5章考慮粗糙度的孔入式液體靜壓徑向軸承靜動特性有限元計算方法及分析
(83)
5.1考慮粗糙表面的孔入式液體靜壓徑向軸承分析方法及其求解過程(84)
5.1.1粗糙表面研究方法(84)
5.1.2計入粗糙表面的孔入式液體靜壓徑向軸承分析方法(91)
5.1.3考慮粗糙度的有限元計算方法(94)
5.2高斯分布粗糙表面對孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性的影響
(100)
5.2.1長寬比對考慮粗糙表面的孔入式液體靜壓徑向軸承承載力的影響分析
(100)
5.2.2表面粗糙度大小對孔入式液體靜壓徑向軸承承載力的影響分析
(101)
5.2.3粗糙表面對孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性的影響分析
(102)
5.3非高斯分布粗糙表面對孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性的影響
(109)
5.3.1非高斯分布粗糙表面模型分析(110)
5.3.2非高斯分布粗糙表面對孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性的影響分析(112)
第6章考慮非牛頓和滑移的孔入式液體靜壓徑向軸承靜動特性有限元計算方法及分析(125)
6.1考慮壁面滑移的修正雷諾方程(125)
6.2考慮邊界滑移的修正雷諾方程有限元計算方法(128)
6.3考慮邊界滑移的靜壓支承靜動特性分析(129)
6.3.1滑移面/無滑移面參數的優化設計(130)
6.3.2非牛頓效應與壁面滑移效應的相互作用(133)
6.3.3穩態條件下的靜動態特性(133)
第7章液體靜壓導軌靜動態特性有限元計算方法及分析(142)
7.1小孔節流矩形靜壓油墊有限元數值計算模型(142)
7.1.1小孔節流矩形靜壓油墊結構及工況參數(142)
7.1.2油膜壓力控制方程(144)
7.2小孔節流矩形靜壓油墊網格劃分(144)
7.3小孔節流矩形靜壓油墊靜動態特性參數計算方法(145)
7.4小孔節流矩形靜壓油墊靜動態特性分析(147)
7.4.1網格收斂性分析和計算模型驗證(147)
7.4.2小孔節流矩形靜壓油墊壓力分布對比分析(147)
7.4.3變傾角情況下，z、x、y、等靜態參數隨傾角的變化規律
(148)
7.4.4變油腔深度情況下，z、x、y、等靜態參數隨油膜厚度的變化規律
(148)
7.4.5變傾角情況下，zz、θxθx、θyθy、zz、θxθx、θyθy等動態參數隨油膜厚度的變化規律(148)
7.4.6變油腔深度情況下，zz、θxθx、θyθy、zz、θxθx、θyθy等動態參數隨油膜厚度的變化規律(152)
參考文獻(154)
1.1潤滑油的主要性質(1)
1.1.1激光焊接介紹(1)
1.1.1密度和重度(1)
1.1.2黏度(2)
1.2流體的流動性質(3)
1.2.1層流與紊流(4)
1.2.2雷諾數(4)
1.3牛頓定律及非牛頓流體(4)
1.3.1牛頓定律(4)
1.3.2非牛頓流體(5)
1.4流體動壓形成原理(6)
1.5油液在平行平板、小孔、圓管、環形縫隙中的黏性流動(6)
1.5.1平行平板縫隙的黏性流體流動(7)
1.5.2圓臺的黏性流體流動(9)
1.5.3環形縫隙內的黏性流體流動(10)
1.6液體靜壓潤滑的節流器(11)
1.6.1節流器的工作原理(11)
1.6.2常用節流器(12)
第2章雷諾方程及其有限元計算方法(16)
2.1雷諾方程及廣義雷諾方程(16)
2.1.1雷諾方程(16)
2.1.2廣義雷諾方程(20)
2.2雷諾方程求解的邊界條件(21)
2.3孔入式液體靜壓徑向軸承壓力控制方程(23)
2.3.1孔入式液體靜壓徑向軸承結構及工況參數(23)
2.3.2油膜壓力控制方程(24)
2.4孔入式液體靜壓徑向軸承有限元計算方法(26)
2.4.1系統整體有限元方程(26)
2.4.2有限元求解雷諾方程的程序流程圖(34)
第3章孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性有限元計算方法及分析(36)
3.1液體靜壓潤滑有限元靜態特性參數計算方法(36)
3.2液體靜壓潤滑有限元動態特性參數計算方法(38)
3.3孔入式液體靜壓徑向軸承軸心穩態平衡位置的計算方法(40)
3.4孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性分析(42)
3.4.1節流系數對油膜承載能力的影響(43)
3.4.2速度系數對油膜承載能力的影響(47)
3.4.3進油孔位置對油膜承載能力的影響(51)
3.4.4供油孔數量對油膜承載能力的影響(52)
3.4.5非對稱結構對油膜承載能力的影響(53)
第4章孔入式液體靜壓徑向軸承非線性穩定邊界有限元計算方法及分析(62)
4.1油膜失穩機理及線性臨界轉速的計算(62)
4.2液體懸浮軸承軸心軌跡的計算方法(66)
4.3液體懸浮軸承線性與非線性軸心軌跡對比(68)
4.4液體懸浮軸承的非線性穩定性邊界求解(74)
4.5液體懸浮軸承的非線性穩定性特性分析(76)
4.5.1孔入式液體靜壓徑向軸承的設計參數對臨界轉速的影響規律(76)
4.5.2非線性穩定性邊界與工況參數的關系(79)
第5章考慮粗糙度的孔入式液體靜壓徑向軸承靜動特性有限元計算方法及分析
(83)
5.1考慮粗糙表面的孔入式液體靜壓徑向軸承分析方法及其求解過程(84)
5.1.1粗糙表面研究方法(84)
5.1.2計入粗糙表面的孔入式液體靜壓徑向軸承分析方法(91)
5.1.3考慮粗糙度的有限元計算方法(94)
5.2高斯分布粗糙表面對孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性的影響
(100)
5.2.1長寬比對考慮粗糙表面的孔入式液體靜壓徑向軸承承載力的影響分析
(100)
5.2.2表面粗糙度大小對孔入式液體靜壓徑向軸承承載力的影響分析
(101)
5.2.3粗糙表面對孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性的影響分析
(102)
5.3非高斯分布粗糙表面對孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性的影響
(109)
5.3.1非高斯分布粗糙表面模型分析(110)
5.3.2非高斯分布粗糙表面對孔入式液體靜壓徑向軸承靜動態特性的影響分析(112)
第6章考慮非牛頓和滑移的孔入式液體靜壓徑向軸承靜動特性有限元計算方法及分析(125)
6.1考慮壁面滑移的修正雷諾方程(125)
6.2考慮邊界滑移的修正雷諾方程有限元計算方法(128)
6.3考慮邊界滑移的靜壓支承靜動特性分析(129)
6.3.1滑移面/無滑移面參數的優化設計(130)
6.3.2非牛頓效應與壁面滑移效應的相互作用(133)
6.3.3穩態條件下的靜動態特性(133)
第7章液體靜壓導軌靜動態特性有限元計算方法及分析(142)
7.1小孔節流矩形靜壓油墊有限元數值計算模型(142)
7.1.1小孔節流矩形靜壓油墊結構及工況參數(142)
7.1.2油膜壓力控制方程(144)
7.2小孔節流矩形靜壓油墊網格劃分(144)
7.3小孔節流矩形靜壓油墊靜動態特性參數計算方法(145)
7.4小孔節流矩形靜壓油墊靜動態特性分析(147)
7.4.1網格收斂性分析和計算模型驗證(147)
7.4.2小孔節流矩形靜壓油墊壓力分布對比分析(147)
7.4.3變傾角情況下，z、x、y、等靜態參數隨傾角的變化規律
(148)
7.4.4變油腔深度情況下，z、x、y、等靜態參數隨油膜厚度的變化規律
(148)
7.4.5變傾角情況下，zz、θxθx、θyθy、zz、θxθx、θyθy等動態參數隨油膜厚度的變化規律(148)
7.4.6變油腔深度情況下，zz、θxθx、θyθy、zz、θxθx、θyθy等動態參數隨油膜厚度的變化規律(152)
參考文獻(154)
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液體靜壓潤滑有限元計算方法及分析 節選
目前，國內外尚缺乏利用有限元對考慮多因素的液體靜壓支承靜動態特性基礎理論方面進行數值計算的專著，故本書將重點關注利用有限元計算方法來解決考慮多因素的液體靜壓支承性能的數值計算及分析，計算全部采用Matlab編程實現。本書首先從液體靜壓潤滑基礎知識入手，系統講解雷諾方程有限元計算方法，并針對考慮粗糙度、非牛頓潤滑、滑移、油墊傾角等因素的液體靜壓支承靜動態特性進行有限元計算與分析。本書第1章講解了液體靜壓潤滑基礎知識；第2章講解了常規雷諾方程及廣義雷諾方程的推導過程，并以經典的孔入式液體靜壓徑向軸承為研究對象，詳細闡述了常規雷諾方程的有限元計算方法，而廣義雷諾方程的有限元計算方法將在第6章進行講解；本書第3章至第6章仍以經典的孔入式液體靜壓徑向軸承為研究對象，其中第3章和第4章主要研究了其基本的靜動態特性及穩定性，第5章建立了考慮粗糙度的雷諾方程，利用有限元計算方法求解及分析，而第6章則建立了考慮非牛頓和滑移的廣義雷諾方程，同樣利用有限元計算方法對其進行求解及分析；在利用有限元計算方法探究了經典的孔入式液體靜壓徑向軸承的基本特性后，本書在第7章嘗試將該有限元計算方法應用于液體靜壓導軌，建立了考慮油墊傾角的廣義雷諾方程，并提出了新的方法對其進行網格劃分，進而利用有限元計算方法進行求解及分析。本書所使用的研究方法及獲得的成果，將為精密重型/超重型機床和超精密制造等高端制造裝備統級運動穩定性與精度性能提供基礎的理論依據與技術支撐。故本書可供計算力學和計算數學工作者、機械工程專業本科生或研究生及相關專業師生的教材或參考用書，也可作為流體動力學基礎理論研究人員及相關工程技術人員的參考用書。
液體靜壓潤滑有限元計算方法及分析 作者簡介
黃禹，教授、博士生導師，華中科技大學，制造裝備數字化國家工程研究中心副主任，中國機械工程學會程學會機械工業自動化專委會委員，中國光學學會激光加工專委會委員，湖北省機械工程學會機械工業自動化專委會理事長。長期從事激光及相關特種加工、機械設計、機電一體化、專用特種裝備、數控技術等方向的科研及教學工作，重視多學科交叉，不斷開展新工藝技術及其裝備的創新研究與工程化開發，形成了工藝、裝備、數控技術相融合，光機電一體化深度結合的研究特色。主持或承擔973、國家自然科學基金、國家重點研發計劃、省市重大科技專項以及企業發展重要項目30余項。
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