马莉[1]2003年在《牙齿齿面模拟及磨损分析》文中研究指明本文针对牙齿磨损问题的提出，考虑到渐开线圆柱齿轮啮合过程与牙齿咀嚼时的啮合过程的相似性，利用渐开线圆柱齿轮的磨损模型，经过做出假设和变动，建立了适合牙齿咀嚼特征的叁维曲面磨损模型。通过在牙齿表面采集一些离散点，用双叁次BEAZIER曲面模拟磨损前后牙齿表面，并得到牙齿表面函数。实现对任意啮合点的磨损量的计算。用VC++语言和OpenGL工具编制了相应的牙齿模拟程序，实现了牙齿齿面模拟图。并写出利用计算机实现对牙齿啮合过程中磨损的模拟的流程图。为研究牙齿磨损问题提供了一种新的方法和途径。
李孟华[2]2017年在《混合式单牙轮钻头破岩数值模拟及实验研究》文中认为单牙轮钻头因其在钻进过程中遭受的冲击载荷小,且轴承寿命长而被广泛应用于深井和小井眼钻井中。但是目前油田广泛使用的球形单牙轮钻头,其牙齿在钻进硬地层和高研磨性地层中的先期磨损和折断比较严重,造成其寿命降低。而最近几年研发设计的异形单牙轮钻头虽在牙齿磨损方面做出了改进,但是它在钻进过程中的侧向力较大,钻头偏磨较为严重。为了克服单牙轮钻头的这些缺陷,本文结合单牙轮钻头和PDC钻头破岩特点,设计了一种新型的单牙轮钻头,并对其钻进过程进行了台架实验和数值模拟研究,具体内容如下:(1)本文对单牙轮钻头的结构和性能特点进行了阐述,详细介绍了单牙轮钻头的几何学基本方程及钻头失效形式,详细分析了地层特性、钻压及转速对单牙轮钻头钻进的影响规律。(2)在考虑地层渗透性的作用下,研究了单牙轮钻头钻进过程,近井底地层的孔隙压力变化。根据渗流力学原理,建立了微分方程并求解得到井底孔隙压力分布。在充分考虑井底受力的条件下,建立了适用于不同渗透率储层的单牙轮钻头单齿破岩数学模型,并进行了应用分析。结果表明:1)低渗地层,钻井液液柱压力和孔隙压力对牙齿钻进的影响较小;2)高渗地层相比低渗地层,牙齿钻进对垂向载荷的变化更加敏感,故在渗透率较高的地层,增加牙齿的垂向载荷能够有效地提高钻头的破岩效率;3)相对于低渗透地层,地层渗透率较高时,减小名义压差对提高钻速更有效果。(3)基于已有的单牙轮钻头结构设计原理,本文分别对现有的牙掌和牙轮结构进行了改进,设计了一种混合式单牙轮钻头(该钻头结构已经申请了发明专利并获得授权一种混合式单牙轮钻头201410011199.8);(4)设计台架实验,对混合式、球形和异形单牙轮钻头的轴向力、侧向力、进尺位移及岩石破碎量等参数进行测量,并将叁者的这些参数进行对比分析,结果表明混合式单牙轮钻头的侧向力比较小,钻进稳定性比异形单牙轮钻头好,机械钻速相比球形单牙轮钻头高;(5)建立了混合式单牙轮钻头与岩石互作用有限元模型并对其破岩进行了数值模拟。通过对比实验和模拟的钻压时程曲线和进尺量验证了数值模拟的可靠性。通过实验和仿真数据的对比,详细分析了混合式单牙轮钻头的井底模式,对其各部分牙齿的运动形式有了初步的认知,然后利用仿真数据分析了各齿圈牙齿的载荷的分布以及其随钻压的变化,得出牙掌内边缘PDC齿和牙轮大端牙齿是混合单牙轮钻头的主要切削部位,且切削齿载荷最大值出现在牙轮大端。实验和数值模拟结果表明:该混合单牙轮钻头结构设计合理,钻头破岩效率得到了一定的提高,侧向力相对异形单牙轮钻头得到了改进。
佚名[3]2016年在《碳酸饮料会造成牙齿酸蚀》文中研究说明据美国国家科学院院报(PNAS)网站(2015-05-26)报道,最近一份研究指出,碳酸饮料是造成牙齿酸蚀问题的重要原因。这份研究检视了3 773位参与者,其中79%有牙齿酸蚀的现象,64%有轻度的齿面磨损,10%有中度的齿面磨损,5%有重度的齿面磨损,而这些有中度到重度齿面磨损的人每天喝的碳酸饮料和果汁比其他人都多;研究也发现,有轻度齿面磨损的
陈守俊[4]2011年在《油套管螺纹联接力学行为及粘扣失效过程研究》文中提出油套管是石油和天然气生产的重要部件,其用量十分巨大,目前已经占石油工业用钢总量的50%左右。螺纹接头部位是整个油套管联接中最薄弱的环节,超过80%的失效事故发生于此,造成巨大的经济损失。油套管内、外螺纹的联接是空间螺旋曲面在外力作用下的复杂接触和变形过程,对于油套管螺纹联接中力学行为研究的关键就是如何精确计算螺纹联接的受力和变形分布、弄清每圈螺纹牙上的受力和变形。油套管螺纹联接时,每圈螺纹牙上的变形和受力是一个传递、积累的过程,前后螺纹牙之间的变形和受力存在一定的关联。以往的研究在建立螺纹联接的解析模型时,只考虑整体变形而没有考虑每圈螺纹牙的单独变形,使得对油套管联接螺纹牙受力分布的计算精度不高,难以进行有效的理论分析和计算。此外,粘扣现象是螺纹联接中的一种主要失效形式,但目前对粘扣失效过程的研究也不够深入。本文在对国内外相关研究进行分析归纳的基础上,对油套管螺纹拧紧和受拉联接下的力学行为进行研究,并对螺纹粘扣失效的过程进行试验研究,研究的主要内容和成果如下：(1)针对圆柱管螺纹拧紧和受拉过程中的力学行为进行研究,推导出管体外螺纹和接箍内螺纹的轴向变形表达式,推导出圆柱管螺纹拧紧时螺纹牙齿面上的受力计算表达式,推导出圆柱管螺纹受拉联接时螺纹牙齿面上受力分布的计算公式。在此基础上结合P-110S油套管螺纹对应的圆柱管螺纹参数,分别计算了圆柱管螺纹在拧紧和受拉联接时螺纹牙接触齿面上的受力分布规律；(2)针对圆锥管螺纹上扣过盈和受拉过程的力学行为进行研究,建立了管体外螺纹和接箍内螺纹的径向变形关系,推导出圆锥管螺纹上扣过盈时接触齿面上的接触压力表达式。通过对圆柱管螺纹受拉联接解析模型进行修正,得到圆锥管螺纹受拉联接时螺纹牙齿面上受力分布的计算公式,推导出圆锥管螺纹上扣过盈和承受轴向拉伸载荷时齿面接触压力的计算公式。结合P-110S圆锥管螺纹,分别计算了圆锥管螺纹在上扣过盈、受拉以及上扣拉伸时螺纹牙接触齿面上的受力分布规律,同时还研究了外加厚油套管和不加厚油套管的受力分布区别；(3)以P-110S油套管螺纹接头为研究对象,采用非线性有限元软件ABAQUS对油套管螺纹联接进行有限元分析,分别研究了在上扣、内压、轴向载荷以及复杂工况作用下油套管螺纹联接的力学性能,得到了一系列规律性的曲线。有限元的研究结果在一定程度上证明了本文所建立的关于油套管螺纹联接的力学计算模型是合理的；(4)结合厚壁圆筒理论,推导出计算油套管螺纹上扣时需要的拧紧力矩的计算模型,并以P-110S油套管螺纹为计算实例,对螺纹拧紧力矩计算模型进行了计算分析,将得到的拧紧力矩与有限元分析的结果以及无锡西姆莱斯公司实际操作的上扣扭矩进行比较,证明了所建立的上扣扭矩计算模型是合理的；(5)针对牙形角误差和牙高误差进行研究,推导并建立了能够考虑牙形误差的油套管螺纹联接齿面上受力分布的计算公式,系统研究了牙形角误差和牙高误差对螺纹联接受力的影响规律；(6)针对螺纹修齿进行研究,建立了能够考虑修齿影响的油套管联接解析力学计算模型,该模型可以实现对修齿螺纹受拉联接时的轴向载荷和齿面载荷分布进行计算,从而可以有效研究螺纹修齿的影响规律。同时还系统地研究了修齿参数、管体和接箍材料的配对、锥角大小、壁厚大小等一系列因素对螺纹联接力学行为的影响规律,为实际中修齿参数的确定、材料配对以及锥角、壁厚大小的确定提供了理论参考；(7)设计了一台能够模拟油套管螺纹联接的试验装置,以P-110S油套管螺纹为试验研究对象,分别以几种不同的齿面接触应力进行试验研究,观察了螺纹在拧紧过程中表面形貌随着不同的加载和摩擦圈数而发生改变的过程,分析了接触应力大小对发生粘扣失效的影响规律。同时还进行了螺纹拆卸次数的试验研究,观察了螺纹齿面逐渐发生粘扣失效过程的表面形貌,得到的螺纹装拆次数与目前工业界中实际最大的装拆次数是吻合的。本文的研究内容和成果将为油套管螺纹联接在工业中的实际应用提供有益的帮助,并可以为油套管螺纹联接力学行为的进一步研究和粘扣失效问题的进一步研究和预防提供有益的理论支撑。
金鑫[5]2005年在《物探潜孔钻头破岩机理、动力学研究及结构改进》文中提出本文在收集分析国内外冲击钻头和冲旋钻井工艺有关资料的基础上,针对目前地球物理勘探用潜孔钻头在现场应用中损耗严重、使用不当等问题,分别从失效分析、破岩机理、冲击系统动力学、牙齿受力分析、钻头结构设计等方面开展了潜孔钻头的相关理论研究工作,以期对潜孔钻头的结构设计及其钻井工艺改进提供理论依据。论文主要开展了以下几个方面的研究工作: (1)潜孔钻头的失效分析。结合工况条件,分析物探钻头各部分的失效机理,找到其失效原因,为钻头的结构设计和加工工艺改进提供依据; (2)潜孔钻头的破岩机理研究。利用显式动力学软件LS-DYNA对不同齿形牙齿的破岩过程进行仿真,并结合岩石断裂力学、损伤力学和侵彻力学相关理论,对冲击载荷下岩石的破碎机理、影响破岩效率的主要因素进行研究,为钻头牙齿齿形选择和钻井工艺相关参数确定提供理论依据; (3)潜孔冲击系统的动力学研究。利用波动理论和能量破碎理论建立系统动力学模型,找到冲击系统钻具、岩石、钻井技术参数等的联系,并对冲击载荷下岩石阻力模型和钻头与岩石互作用模型的建立进行探讨。目的是描述物探钻头冲击破岩过程,进一步确定合理的钻头结构参数和钻井技术参数; (4)潜孔钻头牙齿受力分析和边齿倾角设计。对中间齿和边齿分别进行力学分析和冲击疲劳寿命研究,给出牙齿结构参数、边齿倾角的确定方法和计算公式。 (5)潜孔钻头主要结构和加工工艺的改进设计。根据前面的研究成果和前人的设计经验,对钻头端面形状、排气孔、排渣槽、花键、齿形、布齿等进行改进设计,并给出改进后的物探钻头叁维实体模型。
张金坤[6]2016年在《高分子齿轮寿命预测及其疲劳磨损试验装置设计》文中研究说明随着高分子材料的迅速发展,高分子齿轮在机械性能、力学性能方面有了很大提高,推动高分子齿轮从传递运动向传递动力领域发展。由于在高速、重载时高分子齿轮温升较快,当超过材料的临界温度时,齿轮极易软化、磨损严重,最终磨损失效,因此预测高分子齿轮的寿命对齿轮发展有重要意义。目前,高分子齿轮设计以金属齿轮参数作为设计依据,这些参数是从金属齿轮试验中得出,这与高分子齿轮实际工况不同存在较大误差。为此开发设计高分子齿轮疲劳磨损试验装置,以便于高分子齿轮动力传输和失效机理的分析,以及研究齿轮设计参数,为高分子齿轮设计制造提供理论依据和试验数据。本文通过高分子齿轮的摩擦磨损原理,研究出适用于高分子齿轮的寿命预测方法。分析高分子齿轮失效形式、磨损规律及磨损机理,建立高分子齿轮摩擦学、动力学耦合模型,基于该模型分析高分子齿轮受力情况。根据Archard磨损计算模型建立高分子齿轮磨损率与转数的数学模型,利用最小二乘法拟合出高分子齿轮磨损曲线,研究高分子齿轮疲劳磨损试验装置工作原理。通过有限元软件对高分子齿轮进行应力分析,得出齿轮啮合最大应力及最大应力出现位置,利用力学公式计算得到齿轮能承受的最大扭矩32N?m,即高分子齿轮疲劳磨损试验装置加载最大扭矩为30N?m。根据高分子齿轮疲劳磨损试验装置的设计要求得出试验装置的设计思路;根据该试验装置的性能指标要求确定试验装置的总体结构;根据单轴支撑原理设计柔性加载系统;根据封闭功率流原理设计该传动系统,并计算该封闭系统功率Ps为1.1 KW。分析高分子齿轮试验装置整体结构,总结出结构特点及该试验装置的优势。根据试验装置总体设计、布局设计制备出试验装置的本体部分;根据试验装置的工作原理制定了试验步骤。
朱贤云[7]2014年在《颚式破碎机齿板齿形参数匹配研究》文中提出颚式破碎机齿板直接接触物料使其发生破碎,挤压破碎物料时伴随巨大的冲击载荷和剧烈的磨损现象,导致齿板是破碎过程中最易损耗的部件。齿板齿形对产品粒度、破碎力、粒形等指标都有影响,关乎企业的经济效益。然而,目前齿板齿形对破碎性能的影响机理与规律缺乏系统研究。因此,开展对齿板齿形的系统研究对颚式破碎机设计与应用有重要价值。本文求解了不同物料状态下的破碎力与齿面应力,研究了齿形参数和参数组合对破碎性能的影响规律,获得最优齿形参数组合,并通过实验进行规律验证。主要内容如下：1.使用材料力学与弹性力学理论求解单颗粒物料破碎的破碎力与齿面应力,包括单颗粒块体物料与单颗粒球形物料。基于Coulomb-Mohr强度理论提出多颗粒物料破碎状态下的齿面应力求解方法。2.采用有限元法模拟单颗粒块体物料在齿板压缩动作下的裂纹拓展与破碎模式,深化对物料破碎行为的认识。获得单因素条件齿形参数对破碎性能的影响规律。数值模拟结果与理论计算结果吻合。3.采用正交试验设计方法拟定模拟试验方案,使用离散元法模拟多颗粒破碎过程,研究齿形参数多因素对破碎力、齿面应力和破碎效果的影响规律。提出齿形体积比与齿形系数概念,研究表明齿形体积比与破碎性能有一定的相关性。分析表明影响综合指标的主要因素是齿底宽,其次是齿形角,并得到了最优参数组合；通过方差分析可知在多颗粒物料破碎过程中,齿底宽在0.1水平下对破碎的综合性能有较显着的影响,齿距和齿形角对物料破碎的综合性能有一定的影响。4.对不同齿形参数条件下的单颗粒块体物料与多颗粒物料进行破碎实验,结果表明,块体物料破碎实验破碎力与理论计算值二者基本吻合,验证了块体物料破碎理论的正确性。多颗粒物料破碎力与齿形体积比有较好的关联度,验证了齿形体积比的提出及相关理论分析的正确性。
蔄靖宇[8]2016年在《具有台阶密封面的油套管锥螺纹联接力学及密封性能研究》文中研究指明具有台阶密封面的油套管螺纹应用十分广泛,但以往关于螺纹联接力学性能分析的研究中,对具有台阶密封面结构的螺纹接头研究不够充分,对密封端面力学作用对螺纹联接力学性能的影响研究也较少。.螺纹联接密封机理的研究依然比较薄弱,更多的表现为定性分析螺纹接触应力与密封能力的关系,还没有形成一套为研究者所公认的密封理论。为此,本文以具有台阶密封面的油套管锥螺纹联接为研究对象,深入研究了锥螺纹联接拧紧时的力学性能,并在微观层面上对接触表面的密封性能进行了数值计算和试验研究。本文的主要研究内容及成果包括：对管体和接箍进行了整体的受力与变形分析以及单圈螺纹的受力与变形分析,推导出单圈内、外螺纹的轴向弹性变形表达式,根据内、外螺纹对应点之间的啮合关系,建立了锥螺纹联接拧紧时的总体变形协调方程,推导出螺纹牙弹性弯曲变形表达式,进而推导出螺纹牙齿面上任意一点的轴向位移表达式,建立了内、外螺纹齿面上任意一个啮合点的位移方程。在此基础上,构建了可以计算锥螺纹联接上扣拧紧过程中台阶密封面上的挤压力、螺纹的轴向力分布及变形以及齿面的最大接触压力的计算模型；利用所构建的具有台阶密封面锥螺纹联接上扣拧紧时的力学性能计算模型,针对某一具体的API圆螺纹套管接头进行了力学性能实例计算,得到了一系列规律性的变化曲线；以理论分析法中的力学模型为基础,经简化得到了有限元计算模型,采用非线性有限元软件MARC对某一具体的API圆螺纹套管接头进行了有限元分析计算,将有限元方法的计算结果与理论方法的计算结果加以对比,相互验证了两种计算方法的合理性和可靠性；采用指数自相关函数,数值模拟出叁维随机粗糙密封表面,建立了金属表面微观接触模型和单个微凸体简化接触模型,通过粗糙表面微观接触分析,利用赫兹接触理论建立了能够对两金属表面接触过程中外载荷对接触面间距、接触面积和接触应力的影响的计算方法；构建了锥螺纹联接台阶密封面微观接触性能模拟方法,通过该方法可计算研究两密封表面在不同的密封初始间隙和表面粗糙度条件下拧紧圈数对相互趋近量、实际接触面积和最大接触应力的影响规律；设计了具有不同密封初始间隙和密封表面粗糙度的锥螺纹接头,设计搭建了一台能够测量锥螺纹接头台阶密封面密封性能的试验装置,可以测量上扣扭矩和气体内压一定的条件下,密封初始间隙、密封表面粗糙度对密封泄漏量的影响规律。本文的研究内容和取得的成果可为具有台阶密封面油套管锥螺纹联接的力学性和密封性能的进一步研究和实际应用提供有益的理论支撑。
王龙龙[9]2006年在《基于金刚石和硬质合金复合焊的钢齿钻头齿面强化技术研究》文中提出本文针对目前用于钢齿牙轮钻头齿面强化的国产硬质合金抗冲击性能差、耐磨性不足等问题，以钢齿牙轮钻头基体材料20Ni_4Mo作为试验用材，选用具有良好耐磨性能的硬质合金和金刚石作为齿面强化材料，采用复合材料堆焊工艺完成钢齿钻头基体材料的表面强化研究，从而提高钢齿牙轮钻头基体材料的表面耐磨性和抗冲击能力。通过模拟钢齿牙轮钻头工作环境，用冲击磨料磨损试验实现对基体材料表面堆焊层的耐磨性检验，为钢齿牙轮钻头齿面强化探索一条更为有效的新途径。本文的研究工作是江汉钻头股份有限公司与西南石油大学合作的科研项目“钢齿牙轮钻头齿面强化材料及强化工艺研究”中的主要内容。本文主要完成了以下几方面的工作： (1)通过收集国内外相关资料，弄清了钢齿牙轮钻头的主要失效形式及其原因，掌握了国内外钢齿牙轮钻头齿面强化材料及强化工艺的研究现状； (2)针对目前钢齿牙轮钻头堆焊层性能评价指标过于单一、不够全面的问题，本文从所用焊条的焊接工艺性能以及堆焊层的使用性能方面着手，提出了评价指标和评价方法，建立了堆焊耐磨材料性能评价体系，使对堆焊层的性能评价更加全面、客观； (3)通过试验研究，优选出了抗冲击能力强，耐磨性能更好的球形硬质合金； (4)开展了金刚石表面金属化研究工作，解决了金刚石、胎体合金和基体叁者之间的结合问题； (5)将理论分析与试验研究相结合，逐步改进并优选出适合金刚石焊接的合金粉末及焊皮材料； (6)研制了新型管装复合焊条，经试验验证用该复合焊条堆焊的焊接试样表面堆焊层的耐磨性能比进口硬质合金焊条更好； (7)在保证金刚石和硬质合金无烧损的前提下，用氧-乙炔焰实现了金刚石和硬质合金的复合堆焊，为钢齿牙轮钻头齿面强化工艺探索了一条新的有效途径。 本文将理论分析与试验研究相结合，通过对金刚石表面金属化工艺、焊条制作工艺以及焊条配方的研究，解决了金刚石与硬质合金复合焊接的技术难点，发挥了金刚石和硬质合金各自的优点，为国内钢齿钻头强化材料的研究提供了新的思路，该研究成果可以应用于其它表面强化工程应用领域，具有重要的理论意义及推广应用价值。
杨友刚[10]2017年在《转向架检测线多功能小车螺旋传动机构的分析与优化》文中指出多功能小车是转向架检修运输线上的主要悬挂运输设备,用来辅助转向架的检修输送工作。它采用螺旋传动机构进行转向架的升降作业,该机构使用频率高,作业强度大,螺母螺纹牙磨损严重,且各扣螺纹牙磨损不均匀,螺杆承受周期性交变载荷,易发生疲劳破坏。针对这些问题,需要对多功能小车的螺旋传动机构进行静力学载荷分布均匀性和动态啮合特性的研究。本文应用有限元静力学理论、接触理论、动力学理论、疲劳寿命分析理论对上述工程问题进行了如下研究:(1)应用Solidworks、Hyperworks、ANSYS软件建立了螺旋副的轴对称有限元模型和实体有限元模型,分析了螺旋副不同螺纹截面上的载荷分布情况,并用SOPWITH法和YAMATOTO法验证了两种模型所求结果的正确性;通过研究齿形参数对螺旋副载荷分布规律的影响,以及载荷分布均匀性对各参数的灵敏度,提出了螺旋传动机构优化方案。(2)在最大负载工况下,对螺杆螺母进行动态啮合仿真,验证了螺母齿面接触应力与有限元网格划分的无关性;分析了齿面接触应力和齿根弯曲应力的分布规律;分析了转速、负载、偏载工况对螺旋传动动态啮合特性的影响,并针对分析所得结果对原结构进行了优化,优化后的结构中,螺旋副齿面载荷分布更加均匀。(3)对优化前后的螺旋传动机构进行了动态啮合仿真,分别提取了螺杆齿面接触应力并编制载荷谱,应用有限元疲劳分析五步法对机构优化前后的螺杆进行了疲劳分析;螺旋传动机构优化后,螺杆疲劳寿命提升了一倍,高于整机所要求的无故障运行时间。
参考文献：
[1]. 牙齿齿面模拟及磨损分析[D]. 马莉. 南京理工大学. 2003
[2]. 混合式单牙轮钻头破岩数值模拟及实验研究[D]. 李孟华. 西南石油大学. 2017
[3]. 碳酸饮料会造成牙齿酸蚀[J]. 佚名. 基础医学与临床. 2016
[4]. 油套管螺纹联接力学行为及粘扣失效过程研究[D]. 陈守俊. 华东理工大学. 2011
[5]. 物探潜孔钻头破岩机理、动力学研究及结构改进[D]. 金鑫. 西南石油学院. 2005
[6]. 高分子齿轮寿命预测及其疲劳磨损试验装置设计[D]. 张金坤. 济南大学. 2016
[7]. 颚式破碎机齿板齿形参数匹配研究[D]. 朱贤云. 中南大学. 2014
[8]. 具有台阶密封面的油套管锥螺纹联接力学及密封性能研究[D]. 蔄靖宇. 华东理工大学. 2016
[9]. 基于金刚石和硬质合金复合焊的钢齿钻头齿面强化技术研究[D]. 王龙龙. 西南石油大学. 2006
[10]. 转向架检测线多功能小车螺旋传动机构的分析与优化[D]. 杨友刚. 南京航空航天大学. 2017