滚动轴承动态接触应力的sph建模与分析

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：滚动轴承动态接触应力的SPH建模与分析论文题目(外文)：TheModelingandAnalysisofDynamicContactStressoftheRollingBearingBasedonSPH研究生姓名：吴跃学科、专业：机械工程研究方向：轴承润滑与数值计算导师姓名职称：买买提明·艾尼教授论文答辩日期2015年5月28日学位授予日期2015年月日新疆大学硕士研究生毕业论文摘要随着机械制造工业的发展，机器设备逐渐向高速度、高精度和重载方向发展，也正因为这样的趋势，人们

2、开始关注高速轴承的寿命和工作性能。研究轴承动态接触过程最有效的方法是实验检测和数值模拟，但实验检测的方法常常会受到外在因素的干扰而导致实验数据不准确，还会受到经费、安全、场地等因素的制约，因此，人们常常使用数值模拟的方法来进行研究。传统的计算方法，都是在假设和经验的基础上，通过建立各种复杂的数学模型来计算相关参数，适用性不够广泛。基于网格的有限元法、有限差分法或者有限体积法，是研究人员使用最多的方法，但很难有效地模拟大变形和流固耦合问题的实时动态情况，原因在于复杂非线性耦合界面的网格重划分及实时跟踪非常困难。因此，很

3、有必要研究能够实时动态模拟、不需要重新划分网格的建模方法和算法。SPH方法是一种新的计算方法，其处理大变形问题尤其是流体方面所具有优越性,在有限元软件中添加SPH模块已经成为了SPH方法的一个新的发展趋势。有限元与SPH方法各有优势和缺陷,对于滚动轴承接触界面的分析不仅仅要考虑油膜与接触体的耦合分析问题，还要考虑宏观小变形和微观大变形。研究思路：划分问题域，接触体微观大变形区域和流体部分采用SPH方法，而滚动体采用有限元方法。自行开发SPH程序，这是一项难度很大的工作，除了要理解流体力学中的SPH相关理论，还需要将S

4、PH理论实现程序化。国外已有研究人员利用Fortran语言编写了SPH程序，例如，Liu等人设计了结构化三维SPH程序；Daniel设计了用于SPH模拟的交互式可视化工具SPLASH；Gesteira等人设计了用于SPH理论研究的计算机程序SPHysics，一些比较成熟的商业程序也将SPH处理过程嵌入到其软件包中，例如前后处理综合软件LS-PREPOST和ANSYS/LS-DYNA。随着SPH程序规模的扩大，研究人员发现如果想把新的SPH理论设计扩展到已有的SPH程序中，这是非常困难的。例如增加新的材料属性和新的粒子

5、属性，必须要修改已设计好的SPH程序，甚至可能要重新编写整个软件系统，这就导致了SPH程序具有难扩展性和难维护性。因此，研究采用了成熟的商用程序ANSYS/LS-DYNA和LS-PREPOST，对SPH耦合有限元的方法进行了研究，并且对弹丸穿靶和滚动体与油膜耦合作用做了建模分析,相对于单纯使用有限元分析大变形问题和流固耦合问题，有限元与SPH耦合的方法更加有效。关键词：轴承SPH有限元实时动态模拟LS-DYNAI新疆大学硕士研究生毕业论文AbstractWiththedevelopmentofmachineryman

6、ufacturingindustry,machineryandequipmentgraduallytothehighspeed,highprecisionandheavydevelopment,becauseofthistrend,peoplebegantopayattentiontothelifeandperformanceofhighspeedbearing.Studyonbearingdynamiccontactprocessisthemosteffectivemethodistheexperimentalme

7、asurementandnumericalsimulation,butexperimentaldetectionmethodsoftenbytheinterferenceofexternalfactorsintheexperimentaldataisnotaccurate,willbesubjecttofunding,safety,facilitiesandotherfactorsconstraints.Therefore,peopleoftenmakebyusingnumericalsimulationmethod

8、tostudy.Thetraditionalcalculationmethod,onthebasisofempiricalassumptionsand,throughtheestablishmentofavarietyofcomplexmathematicalmodeltocalculatetherelevantparameters,theap