本书综合应用摩擦学、表面工程、界面力学、声学及计算流体力学等多学科理论,系统阐述了双层织构化滑动轴承的润滑机理、摩擦学特性、流场噪声分析与试验方法,在此基础上进一步论述了典型壳壁结构滑动轴承应用实践,并深入探讨了其综合性能的提升与优化设计方法等。全书共5章,主要内容包括:织构化滑动轴承基本概念,双层织构化滑动轴承的静态特性、动态特性和声学性能分析,以及双层织构化滑动轴承的摩擦学性能、声学性能和热特性等多目标的协同优化设计等。
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"工程复合材料精密成形数字制造装备",教育部技术发明一等奖,2009年,排名第5。
目录
前言
第1章 织构化滑动轴承概述 1
1.1 滑动轴承工作原理 1
1.2 表面织构起源 2
1.3 硅藻结构 5
1.4 硅藻培养 7
1.4.1 硅藻培养准备 7
1.4.2 硅藻培养装置与方法 10
1.4.3 圆筛藻图像采集 12
1.5 圆筛藻壳结构摩擦学性能 14
1.5.1 有限元模型 14
1.5.2 控制方程 15
1.5.3 孔径比影响 17
1.5.4 其他孔尺寸影响 20
1.6 圆筛藻壳结构声学性能 21
1.6.1 控制方程 22
1.6.2 孔深影响 24
1.6.3 孔径影响 26
1.6.4 孔距影响 28
1.7 双层织构化滑动轴承摩擦学性能 30
1.7.1 有限元模型 30
1.7.2 控制方程 32
1.7.3 织构间距影响 34
1.8 织构加工 40
1.9 试验验证 43
参考文献 44
第2章 双层织构化滑动轴承静态特性 47
2.1 控制方程 47
2.1.1 雷诺方程 47
2.1.2 膜厚方程 49
2.1.3 弹性变形方程 49
2.1.4 黏度密度方程 50
2.1.5 温度控制方程 50
2.1.6 受力方程 51
2.2 方程求解 52
2.2.1 方程无量纲化 52
2.2.2 方程离散 54
2.2.3 求解方法 58
2.3 结果验证 61
2.4 双层织构化滑动轴承温度场 63
2.4.1 织构布置位置影响 64
2.4.2 织构尺寸影响 66
2.4.3 织构周向跨度影响 68
2.5 双层织构化滑动轴承其他静态特性 69
2.5.1 织构布置位置影响 69
2.5.2 织构尺寸影响 73
2.5.3 织构周向跨度影响 79
参考文献 82
第3章 双层织构化滑动轴承动态特性 84
3.1 双层织构化轴承及轴承-转子系统物理模型 84
3.2 双层织构化轴承动态特性分析方程 85
3.2.1 雷诺方程 85
3.2.2 扰动压力方程 87
3.2.3 润滑膜动态特性方程 89
3.2.4 轴承-转子系统失稳速度方程 91
3.3 动态特性方程求解 92
3.3.1 无量纲化 92
3.3.2 方程离散 93
3.3.3 求解方法 95
3.4 模型验证 97
3.5 双层织构化滑动轴承动态特性分析 99
3.5.1 计入气穴和热作用结果对比 99
3.5.2 双层织构尺寸影响 103
3.6 双层织构化滑动轴承动态特性试验 108
3.6.1 试验设备及材料 108
3.6.2 试验过程 112
3.6.3 试验与仿真对比 115
参考文献 117
第4章 双层织构化滑动轴承声学性能 119
4.1 物理模型 119
4.1.1 几何模型 119
4.1.2 边界条件 120
4.1.3 网格灵敏度分析 121
4.2 控制方程求解 122
4.3 模型有效性验证 124
4.4 织构化滑动轴承声学性能分析 128
4.4.1 织构尺寸影响 130
4.4.2 织构位置影响 134
4.4.3 织构间隔角度影响 136
4.4.4 润滑剂黏度影响 138
4.5 织构化滑动轴承声学性能试验验证 141
参考文献 145
第5章 双层织构化滑动轴承性能提升 147
5.1 双层织构化滑动轴承摩擦学综合性能智能优化 147
5.1.1 优化方法 147
5.1.2 协同优化思想 148
5.1.3 轴承性能BP神经网络预测 150
5.1.4 基于遗传算法的摩擦学性能优化 156
5.1.5 优化方法准确性验证 161
5.1.6 双层织构尺寸优化 162
5.1.7 双层织构优化结果验证 165
5.2 双层织构化滑动轴承摩擦学与声学性能协同优化 168
5.2.1 线性回归理论 168
5.2.2 双层织构化轴承摩擦学性能预测模型 172
5.2.3 平均声功率级预测模型 178
5.2.4 双层织构化轴承温升预测模型 182
5.2.5 织构轴承摩擦学性能多目标优化 185
参考文献 187