参变量变分原理的提出、发展与应用

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作者 吴承伟 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期26-39,共14页

参变量变分原理及其参数二次规划算法是由钟万勰院士1985年针对弹性接触边界非线性问题首次提出来的,经过将近40年的不断发展,目前参变量变分原理已经成功应用于各个领域,其中包括弹塑性分析、接触问题、润滑力学、岩土力学、变刚度杆... 参变量变分原理及其参数二次规划算法是由钟万勰院士1985年针对弹性接触边界非线性问题首次提出来的,经过将近40年的不断发展,目前参变量变分原理已经成功应用于各个领域,其中包括弹塑性分析、接触问题、润滑力学、岩土力学、变刚度杆系结构、先进材料性能分析、材料的蠕变与损伤、柔性结构力学和LQ最优控制等各个工程领域.本文首先回顾了参变量变分原理的起源,介绍了参变量变分原理的基本概念,然后以弹塑性分析问题为例,阐明建立参变量变分原理的理论模型以及实现数值参数二次规划求解原理,最后详细回顾了参变量变分原理的基本理论与相应数值算法在各个领域的发展及其工程应用,展示了参变量变分原理在求解各类非线性问题的特色与优势. 展开更多

关键词 参变量变分原理 二次规划 非线性问题 弹塑性接触 变刚度结构

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姿控飞轮轴承供油器设计与精准供油分析

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作者 刘玉浩 武洪凯 +1 位作者 张宇翔 吴承伟 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期499-505,共7页

姿控飞轮转子系统是飞行器飞行姿态的重要控制部件,对轴承精准润滑与供油可靠性提出了严格要求。基于固体间隙密封的反向设计原理,本文设计了一种依靠离心力自动调节轴承供油率的微型供油器,充分利用两个轴承之间的狭小空间,结构简单且... 姿控飞轮转子系统是飞行器飞行姿态的重要控制部件,对轴承精准润滑与供油可靠性提出了严格要求。基于固体间隙密封的反向设计原理,本文设计了一种依靠离心力自动调节轴承供油率的微型供油器,充分利用两个轴承之间的狭小空间,结构简单且可靠性高。首先建立了供油速率的流固耦合理论分析模型,得到了供油速率的半解析解,研究了供油器过盈接触面的几何参数等对供油速率的影响规律,发现供油器的供油速率与供油量可以通过优化过盈配合界面的几何尺寸、表面粗糙度和过盈配合压力等来实现精确控制,供油速率与过盈接触界面名义间隙的立方和周向长度成正比,与润滑油粘度和接触面轴向宽度成反比。供油率与轴承转速的平方成正比,使得轴承在高速运转时可以自动得到足够的润滑油。此技术可以应用于航天航空器的精密姿控飞轮系统以及其他各类精密轴承转子系统的供油设计。 展开更多

关键词 飞行器 轴承 润滑 供油器 姿控飞轮

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薄壁球壳超轻质结构力学行为研究 被引量：14

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作者 吴承伟 张鹏程 周平 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期625-630,共6页

以乒乓球为基本单元,研究了3种结构的大变形压缩力学性能:乒乓球单球自由压缩、被胶结于两个平行板间的乒乓球的压缩和胶结联接的乒乓球列阵的压缩力学行为.发现第1种情况压缩时应力-应变曲线变化平缓,上下两个压缩面变形基本为对称变形... 以乒乓球为基本单元,研究了3种结构的大变形压缩力学性能:乒乓球单球自由压缩、被胶结于两个平行板间的乒乓球的压缩和胶结联接的乒乓球列阵的压缩力学行为.发现第1种情况压缩时应力-应变曲线变化平缓,上下两个压缩面变形基本为对称变形;第2种情况压缩时上下胶块尺寸的微小差别会导致上下变形不对称;第3种情况压缩时发现相邻上下两球在胶结处的变形基本对称.这些发现对于研究球壳多胞超轻质结构的球壳单元联接方法和工艺具有指导意义. 展开更多

关键词 薄壁球壳 多胞材料 屈曲 力学行为

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润滑力学中的参变量变分原理──一维单面边界速度滑移问题 被引量：2

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作者 吴承伟 钟万勰 +1 位作者 钱令希 孙苏明 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第1期22-29,共8页

给出了一维单面边界速度滑移问题的参变量变分原理，详细讨论了采用有限元法求解时的具体实施过程。原问题最后可化为求解一个参数二次规划问题。文末给出了一个Ｒｅｙｌｅｉｇｈ阶梯轴承有边界速度滑移时的算例。

关键词 流体动力润滑 变分法 滑移

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电流变智能Smart轴承稳态性能分析 被引量：2

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作者 吴承伟 李勇 陈浩然 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1996年第4期402-407,共6页

从理论上用双线性流变有限元方法分析了电流变智能Ｓｍａｒｔ轴承的稳态性能，发现其稳态性能随施加在油膜上的电压升高而不断改善。

关键词 电流变流体 稳态性能 Smart轴承 润滑 轴承

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电流变智能轴承挤压性能分析 被引量：2

6

作者 吴承伟 陈浩然 李勇 《计算力学学报》 CAS CSCD 1998年第1期86-91,共6页

电流变流体的流变性质可以通过调节外加电场（或电压）来控制，且响应时间极短，为此可用来制成电流变智能轴承。这种轴承的优点是可由计算机来监控轴承的工作状态，并根据其工作条件的变化来控制电压高低，从而改变轴承的性能，以适应... 电流变流体的流变性质可以通过调节外加电场（或电压）来控制，且响应时间极短，为此可用来制成电流变智能轴承。这种轴承的优点是可由计算机来监控轴承的工作状态，并根据其工作条件的变化来控制电压高低，从而改变轴承的性能，以适应外界环境。本文采用作者提出的以二次规划法为基础的双线性流变有限元法分析了电流变智能轴承的恒载径向挤压特性，给出了在不同外界电压下的轴承油膜沉降速度和时间曲线，通过数值讨论，证明电流变轴承具有很强的油膜保持能力的优点。 展开更多

关键词 有限元 电流变流体 智能轴承 挤压膜 油膜沉降

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界面滑移与油膜破裂 被引量：10

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作者 吴承伟 胡令臣 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第2期172-178,共7页

利用数学规划法分析了滑块轴承的界面滑移问题．对于粘塑性极限流变模型，界面滑移使油膜承载力下降；若两个润滑表面全部发生相对界面滑移，则油膜动压效应消失，不能承载．计算结果表明，当润滑油的极限应力参数给定后，轴承有一个极... 利用数学规划法分析了滑块轴承的界面滑移问题．对于粘塑性极限流变模型，界面滑移使油膜承载力下降；若两个润滑表面全部发生相对界面滑移，则油膜动压效应消失，不能承载．计算结果表明，当润滑油的极限应力参数给定后，轴承有一个极限滑动速度．在此极限速度以下，轴承可以安全工作；否则，将发生油膜破裂． 展开更多

关键词 润滑 滑移 界面剪力 油膜 破裂

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压力相关的壁面滑移在滑动间隙流体动压力产生中的作用(英文) 被引量：1

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作者 吴承伟 马国军 姜连馥 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期811-816,共6页

近年来,壁面滑移在纳米流变学、微流体力学、薄模润滑和微机电系统(MEMS)等领域越来越引起关注。以前大部分研究集中于表面初始极限剪应力对薄模润滑的壁面滑移和流体动力学的影响。本文通过一个极限剪切应力比例系数主要研究了与压力... 近年来,壁面滑移在纳米流变学、微流体力学、薄模润滑和微机电系统(MEMS)等领域越来越引起关注。以前大部分研究集中于表面初始极限剪应力对薄模润滑的壁面滑移和流体动力学的影响。本文通过一个极限剪切应力比例系数主要研究了与压力相关的壁面滑移滑动间隙流体动压力产生中的作用,发现极限剪切应力比例系数以相反的两种方式影响着流体膜的流体动力学:在高初始剪应力区使流体动力增加,但在低初始剪应力区使流体动力减小,这意味着就极限剪切应力比例系数影响流体动压力而言,存在一个初始极限剪切应力的转换点。但是在界面滑移存在时,较小的极限剪切应力比例系数总是产生较小的摩擦阻力。 展开更多

关键词 壁面滑移 滑动间隙 流体动压力

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复合表面径向滑动轴承的概念和性能预报 被引量：1

9

作者 吴承伟 马国军 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期1-6,共6页

近年来的研究发现固液界面的滑移可以减小表面摩擦,但也会造成流体动力效应下降甚至消失。本文提出了复合表面滑动轴承的概念,轴套表面由具有不同吸附和滑移特性的复合表面组成,发现复合表面轴承比普通轴承有许多优点。通过改变轴套表... 近年来的研究发现固液界面的滑移可以减小表面摩擦,但也会造成流体动力效应下降甚至消失。本文提出了复合表面滑动轴承的概念,轴套表面由具有不同吸附和滑移特性的复合表面组成,发现复合表面轴承比普通轴承有许多优点。通过改变轴套表面的滑移特性可以改变和优化轴承的各种性能,例如摩擦系数、承载力、润滑剂流量、承载角等。数值解表明,在轴承高压区改变轴套表面滑移特性,轴承的整体性能会有大幅度提高。例如,本文给出的初步优化设计方案使得摩擦系数降低50%以上,同时承载力可提高20%,并且承载角可以降低33%。本文提出的设计理念不但可用于设计出具有更优异特性的径向滑动轴承,而且可以设计出具有复合表面的轴向滑动轴承或滑块轴承。复合表面滑动轴承在降低轴承摩擦、提高承载能力方面有很大的空间可以探索。 展开更多

关键词 复合表面 滑动轴承 界面滑移 摩擦

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国外燃料电池研究动向 被引量：5

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作者 吴承伟 张伟 《能源工程》 2003年第2期1-5,共5页

介绍了燃料电池的工作原理、主要应用领域。研究了国外发达国家的研究动向。通过纵向和横向的比较 ,可以看出我国在燃料电池研究方面在世界上所处于的位置 ,对于制定我国燃料电池长期发展战略计划有一定的启示。

关键词 燃料电池 汽车动力 发展动向 工作原理 中国

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理想粘塑性流体润滑问题的参变量变分原理

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作者 吴承伟 钟万勰 +1 位作者 钱令希 孙苏明 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1993年第1期17-25,135,共9页

本文给出了理想粘塑性流体润滑问题的参变量变分原理.在膜厚方向压力为常数的假设下,塑性剪切滑移面将发生在固液交界面上,因而可以选择边界速度滑移量为参变量(控制变量).文中讨论了采用有限元求解时的实施过程,原问题最后可化为求解... 本文给出了理想粘塑性流体润滑问题的参变量变分原理.在膜厚方向压力为常数的假设下,塑性剪切滑移面将发生在固液交界面上,因而可以选择边界速度滑移量为参变量(控制变量).文中讨论了采用有限元求解时的实施过程,原问题最后可化为求解带约束条件的参数二次规划问题.该方法简单可靠,具有良好的工程应用前景. 展开更多

关键词 润滑 参变量 变分原理 滑移

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电流变体单链的轴向应变对导电性质的影响

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作者 吴承伟 HansConrad 郭杏林 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期523-527,共5页

研究了由平均直径约为２１０μｍ的玻璃球在硅油中加直流电场后形成的单链的导电行为，主要研究了链的轴向应变对其导电性质的影响．发现流过静态（无应变）单链的电流随外加电场强度的增加而增加，而与组成链的玻璃球数无关．在恒定的... 研究了由平均直径约为２１０μｍ的玻璃球在硅油中加直流电场后形成的单链的导电行为，主要研究了链的轴向应变对其导电性质的影响．发现流过静态（无应变）单链的电流随外加电场强度的增加而增加，而与组成链的玻璃球数无关．在恒定的电场下，流过受拉链的电流随轴向应变的增加而减小；小应变时流过链的电流主要是传导电流，大应变时主要是电荷交换．小应变时实测单链的平均电流密度随电场强度的变化与理论预报吻合良好． 展开更多

关键词 链条 应变 电流变体 电学性质 轴向应变

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表面波度对平面摩擦副低速爬行的影响

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作者 吴承伟 郑林庆 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1989年第5期563-566,582,共5页

对具有不同周向波度的平行同心圆盘摩擦副的临界爬行转速进行了对比试验，发 现当表面波度的波长确定之后，幅值太大或过小均使临界爬行转速升高，当圆盘尺寸 及工作条件确定之后，表面存在最佳波度。表面波度对平面摩擦副润滑性能的影... 对具有不同周向波度的平行同心圆盘摩擦副的临界爬行转速进行了对比试验，发 现当表面波度的波长确定之后，幅值太大或过小均使临界爬行转速升高，当圆盘尺寸 及工作条件确定之后，表面存在最佳波度。表面波度对平面摩擦副润滑性能的影响比 粗糙度显得更为重。科学地控制表面波度将是改善摩擦副低速防爬特性最经济、实 用、简单的方法之一。建议对表面形貌的评定要同时考虑其幅值特性和频率特性。 展开更多

关键词 表面波度 摩擦副 低速爬行

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电流变“Smart”轴承动态特性分析

14

作者 吴承伟 李勇 陈浩然 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1996年第4期441-446,共6页

本文采用作者提出的二次规划法为基础的双线性流变有限元方法分析了电流变“Ｓｍａｒｔ”轴承的动态特性，给出了在不同偏心率下轴承油膜八项动态特性系数随电压改变的曲线。通过对轴承－转子系统的稳定性分析。

关键词 电流变流体 滑动轴承

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粗糙矩形平板挤压膜的表面粗糙度效应

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作者 吴承伟 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1991年第1期61-66,59,共7页

提出了粗糙平板挤压膜的数值分析方法，研究了不同边长比 Ｌ／Ｂ时表面粗糙度幅值和纹向对矩形粗糙平板挤压膜挤压特性的影响，表面粗糙度幅值越大，流体膜的沉降速度就越快，从而缩短了流体膜的保持时间．反之，表面粗糙度幅值越小，... 提出了粗糙平板挤压膜的数值分析方法，研究了不同边长比 Ｌ／Ｂ时表面粗糙度幅值和纹向对矩形粗糙平板挤压膜挤压特性的影响，表面粗糙度幅值越大，流体膜的沉降速度就越快，从而缩短了流体膜的保持时间．反之，表面粗糙度幅值越小，流体膜保持性越好。表面粗糙度纹向对挤压特性的影响与边长比有关，就流体膜保持性而言，表面粗糙度存在最佳纹向，最佳纹向参数γｏｐｔ可按近似公式γｏｐｔ＝（Ｌ／Ｂ）４，５估计，但表面粗糙度纹向的影响要小于幅值的影响。 展开更多

关键词 挤压膜 表面粗糙度 弹性变形

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热像法和能量法快速评估Q235钢的疲劳性能 被引量：17

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作者 樊俊铃 郭杏林 +1 位作者 吴承伟 邓德伟 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期71-76,共6页

借助热像法和能量法快速确定了单轴循环应力作用下Q235钢的疲劳性能参数,与传统实验结果相比,吻合较好。基于极限能理论假设,建立了Miner线性累积损伤理论的能量模型以预测构件的残余寿命。研究结果表明:热像法和能量法可以在较短的实... 借助热像法和能量法快速确定了单轴循环应力作用下Q235钢的疲劳性能参数,与传统实验结果相比,吻合较好。基于极限能理论假设,建立了Miner线性累积损伤理论的能量模型以预测构件的残余寿命。研究结果表明:热像法和能量法可以在较短的实验周期内快速地确定材料的疲劳极限和S-N曲线等疲劳性能参数;Miner理论的能量模型具有明确的物理意义,能准确预测循环载荷作用下构件的残余寿命。 展开更多

关键词 疲劳 热像法 能量法 疲劳极限 S-N曲线 残余寿命

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定量热像法预测焊接接头的S-N曲线和残余寿命 被引量：19

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作者 樊俊铃 郭杏林 +1 位作者 赵延广 吴承伟 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期29-33,共5页

在恒定的平均应力作用下,考虑焊接接头的实际工况,利用红外热像技术建立了快速预测焊接接头疲劳参数和残余寿命的模型,实现了定量热像法对非均质焊接接头疲劳性能的评估。通过红外热像仪监测焊接接头表面局部热点的变化,定性分析了损伤... 在恒定的平均应力作用下,考虑焊接接头的实际工况,利用红外热像技术建立了快速预测焊接接头疲劳参数和残余寿命的模型,实现了定量热像法对非均质焊接接头疲劳性能的评估。通过红外热像仪监测焊接接头表面局部热点的变化,定性分析了损伤演化状态。结果表明:定量热像法克服了传统疲劳实验方法的局限性,可快速、准确地确定非均质焊接接头的疲劳性能。同时,通过对疲劳损伤过程中热点区域的实时监测说明其是一种有效的检测方法。 展开更多

关键词 定量热像法 S-N曲线 十字焊接接头 损伤累积 残余寿命

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基于固有耗散的材料疲劳性能快速评估方法 被引量：10

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作者 郭强 郭杏林 +2 位作者 樊俊铃 侯培军 吴承伟 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期931-939,共9页

材料疲劳损伤的累积过程是一个伴随着温度变化的能量耗散过程.相比于疲劳过程中试件的局部温升,固有耗散是材料能量变化的直接反映,与材料微观结构演化联系也更为紧密,因此以材料的固有耗散作为疲劳损伤指标具有更加明确的物理意义.基... 材料疲劳损伤的累积过程是一个伴随着温度变化的能量耗散过程.相比于疲劳过程中试件的局部温升,固有耗散是材料能量变化的直接反映,与材料微观结构演化联系也更为紧密,因此以材料的固有耗散作为疲劳损伤指标具有更加明确的物理意义.基于对试件表面温升的一维双指数回归,构建了一种材料固有耗散的计算模型,并在此基础上提出了一种快速评估材料疲劳性能的能量方法.利用该能量方法,对FV520B钢的疲劳性能进行了实验研究,并对实验结果进行了分析与对比,从而证明了该能量方法及计算模型的可行性和有效性. 展开更多

关键词 疲劳性能 固有耗散 损伤累积 内摩擦效应 微塑性变形

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二维平纹编织复合材料压缩力学行为研究 被引量：11

19

作者 于平 周平 +1 位作者 吴承伟 SEABROOKS L 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期224-228,共5页

通过对二维平纹编织复合材料压缩力学性能进行三维有限元计算,对复合材料在沿垂直于编织平面方向和纤维束方向压缩后的微观应力场进行了分析。对于沿垂直于编织平面方向的压缩(即横向压缩),发现在经纬向纤维束相互交替处基体材料的横向... 通过对二维平纹编织复合材料压缩力学性能进行三维有限元计算,对复合材料在沿垂直于编织平面方向和纤维束方向压缩后的微观应力场进行了分析。对于沿垂直于编织平面方向的压缩(即横向压缩),发现在经纬向纤维束相互交替处基体材料的横向压应力最大,是其薄弱部位。分析表明,与0°/90°层合板相比,编织复合材料受到横向压缩载荷时,自由边界处层间剪应力较大,容易发生层间裂纹,与实验观察相吻合。通过改变纤维束截面尺寸和纤维束之间间隙大小研究了破坏面角度的变化。 展开更多

关键词 复合材料 平纹 有限元 横向压缩

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压缩机主轴-叶轮摩擦性能及过盈装配主轴弯曲变形研究 被引量：3

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作者 马国军 高俊福 +2 位作者 郭峰 谭鑫 吴承伟 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期575-581,共7页

通过实验测量了压缩机主轴材料（40NiCrMo7）和叶轮材料（FV520B）的摩擦因数,其值在0.12-0.25,具体大小与法向接触压力和表面粗糙度有关.结果表明,法向接触压力只有大于约36kN以后才会使摩擦因数轻微增大,而表面粗糙度对摩擦因数的影... 通过实验测量了压缩机主轴材料（40NiCrMo7）和叶轮材料（FV520B）的摩擦因数,其值在0.12-0.25,具体大小与法向接触压力和表面粗糙度有关.结果表明,法向接触压力只有大于约36kN以后才会使摩擦因数轻微增大,而表面粗糙度对摩擦因数的影响更显著,也更复杂.摩擦因数随FV520B表面粗糙度增大整体会呈现增大趋势,但却随着40NiCrMo7表面粗糙度的增大而减小,犁沟效应和微黏着区的产生是导致这种变化的原因.在此基础上,通过有限元计算分析了降温不均时摩擦因数和过盈量对压缩机主轴过盈装配时弯曲变形的影响.结果表明,降温不均是导致主轴过盈发生弯曲变形的重要诱因,而摩擦因数与过盈量对弯曲变形存在耦合影响.当摩擦因数保持恒定时,主轴弯曲变形会随着过盈量的增大呈现出先增大后减小的趋势.从另一角度来看,当过盈量保持恒定且小于某一临界值时,摩擦因数增大会导致主轴弯曲变形增大,但当过盈量大于该临界值后,随摩擦因数增大主轴弯曲变形反而会减小.对这种现象给出了定性的分析. 展开更多

关键词 压缩机 主轴弯曲变形 过盈装配 摩擦因数

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