针对“传热学”“摩擦学原理”以及“电动汽车传动系统的结构与控制”等课程现场实验教学难以开展的问题，运用数值模拟技术对离合器换挡过程中换挡滑块的磨损量进行了有限元模拟仿真。采用响应面法设计仿真实验方案，对不同换挡力、接合套转速、摩擦系数作用下的换挡滑块磨损量进行计算；建立了换挡滑块磨损量的线性回归预测模型，并由此提出了通过控制换挡过程中的换挡力和滑块位移来保证自动机械变速器（AMT）使用寿命的多目标协同控制策略。经过多学科协同教学和数值仿真训练，不仅能够使学生将课本中的理论知识学以致用，同时培养了学生的自主创新意识和工程实践能力。

利用离散单元法与流体动力学耦合的方法研究了不同入口流速(0.6、1.2、1.7 m/s)和额定转速(2650、2800、3000 r/min)下单级离心泵内部流场变化、磨损部位、磨损量、输送能力。结果表明：离心泵叶轮叶片尾部易发生空化现象，入口流速对叶片空化现象、出水管道滞留区域产生的影响大于转速的；9种工况下离心泵最大磨损量出现在叶片尾部，转速从2650 r/min变化为3000 r/min时，磨损最严重的部位由叶片1、4尾部变为叶片1、2尾部，叶轮叶片为离心泵磨损最严重的部件，占离心泵总磨损量的38.10%～49.41%；离心泵内沙粒平均停留时间表明，流速对离心泵输送性能的影响大于转速的，入口流速0.6m/s、1.2m/s、1.7m/s下沙粒平均停留时间分别为0.144、0.068、0.052 s，说明随着流速的增加，离心泵输送性能增强。

利用离散单元法与流体动力学耦合的方法研究了不同入口流速(0.6、1.2、1.7 m/s)和额定转速(2650、2800、3000 r/min)下单级离心泵内部流场变化、磨损部位、磨损量、输送能力。结果表明：离心泵叶轮叶片尾部易发生空化现象，入口流速对叶片空化现象、出水管道滞留区域产生的影响大于转速的；9种工况下离心泵最大磨损量出现在叶片尾部，转速从2650 r/min变化为3000 r/min时，磨损最严重的部位由叶片1、4尾部变为叶片1、2尾部，叶轮叶片为离心泵磨损最严重的部件，占离心泵总磨损量的38.10%～49.41%；离心泵内沙粒平均停留时间表明，流速对离心泵输送性能的影响大于转速的，入口流速0.6m/s、1.2m/s、1.7m/s下沙粒平均停留时间分别为0.144、0.068、0.052 s，说明随着流速的增加，离心泵输送性能增强。

采用美科LF–HVOF超音速火焰喷涂系统,对45钢表面喷涂厚约300μm的WC–12Ni硬质涂层,利用显微硬度计、X射线衍射仪和场发射扫描电镜分别表征硬质涂层的硬度、相结构和表面形貌;以65Mn弹簧钢作为对比材料,利用湿砂橡胶轮磨损试验测试涂层的磨料磨损性能。结果表明:WC–12Ni硬质涂层硬度为1 020HV0.3,碳化钨硬质颗粒的相结构为WC相与少量WC1–x相,粘结相镍为面心立方Ni相,碳化钨硬质颗粒大小为210μm,均匀致密,孔隙率为8%;随砂水比由3∶1降至3∶2、载荷由40 N增至110 N,

以某高强化柴油机活塞为研究对象，采用拓扑优化方法和适度隔热技术来达到活塞的轻量化及隔热要求。将气隙隔热、陶瓷垫片隔热、组合活塞等隔热结构应用于经拓扑优化的铝合金活塞中。选取活塞顶部材料、顶部材料厚度、气隙半径和隔热片当量导热系数这4种主要影响因素进行正交实验设计和极差分析，确定影响活塞温度的显著性因素。采用满意度评价函数对各组合隔热方案进行满意度评估，从中筛选出最优方案，并对其进行热流分配分析和热应力计算。经过多学科协同教学和数值仿真训练，不仅促进了学生对专业知识的消化吸收，而且提升了学生的实践创新能力。

该文基于CFD代码GASFLOW-MPI建立了20 L球型爆炸罐的数值模型，以一步甲烷燃烧反应化学模型为基础，考虑换热对爆炸的影响，研究了6%～15%不同浓度下甲烷爆炸的压力特性曲线及温度场变化，定量分析了热损失对甲烷爆炸特征参数的影响。将数值模拟结果与实验结果进行的对比验证表明，基于CFD代码GASFLOW-MPI的数值模拟结果能够准确复现甲烷爆炸实验过程，证明了甲烷爆炸过程中热量传递对爆炸过程产生的重要影响。

滑动轴承是现代机械设备的核心部件之一,在润滑不充分的情况下,轴承接触面易出现磨损退化,为设备运行带来极大安全隐患。为实现对滑动轴承磨损智能诊断与寿命预测,该文设计并建立了滑动轴承磨损试验台,开展了滑动轴承磨损退化试验和振动测量试验,得到不同磨损深度下的轴承振动信号,并构建了时域、频域、非线性结合的多域特征,可有效表征轴承磨损退化信息;提出了基于稀疏相关向量迭代指数退化的预测方法,对新输入的振动信号进行定量的磨损深度诊断,并基于历史数据的稀疏相关向量加权拟合退化模型,进行磨损趋势预测。试验证实了所提方法能够有效支持滑动轴承磨损状态的智能诊断与寿命预测。

为研究柱塞式生物质环模成型机的磨损特性及预测磨损程度,利用分形理论及磨损机理,建立了环模凹模的磨损预测模型,并对凹模进行磨损预测和分析,用试验验证模型的正确性。结果表明:新型柱塞式环模的主要磨损部位在环模凹模模孔内壁处,其表面临界微凸体接触面积由表面形貌及材料属性决定;考虑了物料及环模凹模物理特性的环模凹模磨损预测模型的预测结果是正确的;探讨了几种典型参数与平均磨损率的关系,得知随着分形参数、成型压力、当量成型速度的增大,其平均磨损率也增大。试验用2种典型材质的环模凹模和2种成型物料形成的4组摩擦副中,42CrMo-秸秆的平均磨损率最慢,45钢-木屑的磨损率最快。

设备在使用过程中要逐渐发生磨损,这种磨损可分为两种形式,即有形磨损与无形磨损。设备在使用中在力的作用下,各部分发生摩擦、振动,疲劳等现象、致使设备的实体产生磨损,这种磨损叫第Ⅰ种有形磨损。设备在闲置中,由于自然力的作用而生锈,由于管理不善而丧失精度和工作能力,也都会使设备遭到有形磨损,这种磨损叫第Ⅱ种有形磨损。设备在使用过程中,除遭受有形磨损之外,还有无形磨损,无形磨损亦分两种形式。由于相同结构设备再生产价值的降低,而产生的原有设备的贬值叫第1种无形磨损;由于不断出现性能更完善,效率更高的设备而使原有设备

【目的】基于ADAMS和ABAQUS软件对热磨机研磨木片的断裂过程进行数值模拟,研究当动、静盘磨齿间的夹角α一定、木片到主轴中心的距离R变化时的场变量输出,从理论上分析磨片破碎区域面积对纤维分离能耗的影响,指导热磨机磨片的优化设计。【方法】结合断裂力学理论,基于数值模拟方法,取动、静盘磨齿间的夹角α=15°,运用ADAMS软件求解木片到主轴中心的距离R分别为370、390、410、430、450 mm 5种情况时木片所受的研磨压力F_m和剪切力F_r,并利用ABAQUS软件将所求得的力加载在木片上进一步模拟木片断裂过程。【结果】1)在热磨机动、静磨齿研磨压力F_m和剪切力F_r的作用下,木片发生断裂破坏,α=15°、R=450 mm时木片的Mises应力变化范围为9.846×10~(-2)～7.493 MPa,第一主应变变化范围为1.235×10~(-5)～2.546×10~(-2),第三主应变变化范围为-1.231×10~(-4)～-1.853×10~(-2),应变E_(23)变化范围为-3.481×10~(-2)～3.756×10~(-3),较大的应力应变主要分布在裂纹附近,木片左右两侧的应力应变逐渐减小。α=15°、R=450 mm时木片节点位移U_1的变化范围为-7.605×10~(-4)～1.693×10~(-3)mm,节点位移U_3的变化范围为-3.334×10~(-2)～1.966×10~(-2)mm,U_3的变化范围大于U_1的变化范围,木片主要沿U_3方向被撕裂,即木片在被研磨过程中主要在剪切力F_r的作用下沿木片横纹方向被分离。2)在磨片破碎区,当动、静盘磨齿间的夹角α一定时,木片到主轴中心的距离R增大,木片的Mises应力、正应力、Magnitude、节点位移呈增大趋势。当木片到主轴中心的距离R越大,即破碎区面积越大时,木片所受应力应变增大,木片断裂越容易。【结论】1)木片被研磨过程中主要在剪切力F_r的作用下沿木片横纹方向被分离,对磨片进行结构设计和优化分析时应尽可能增加磨齿对木片的剪切力F_r,使磨片破碎区木片的断裂程度更充分,降低粗磨区和精磨区的纤维分离能耗。2)热磨机研磨木片时木片到主轴中心的距离R越大,即破碎区面积越大,木片断裂就越容易,合理设计磨片破碎区域面积可以降低纤维分离能耗。3)运用ABAQUS软件模拟木片到主轴中心的距离R不等时的场变量输出,从理论上分析磨片破碎区域面积对纤维分离能耗的影响,可以指导热磨机磨片的优化设计。

本文对在职业学校采用模拟教学法进行教学的实践做法进行了探索。

利用高速载流摩擦磨损试验机,以高速铁路受电弓碳滑板为研究对象,探究不同弓网相对滑动速度对碳滑板摩擦磨损性能的影响。结果表明:在给定的试验条件下,碳滑板的磨损率、接触副的电弧放电能量均随着相对滑动速度的增加而增大;碳滑板/接触线配副的载流效率随列车速度的增加而减小;碳滑板磨损表面的烧蚀程度、裂纹的深度及宽度均随列车速度的增加而增加;在碳滑板/接触线高速相对滑动过程中,接触线Cu元素转移到了碳滑板表面。

为了突破传统理论和实验教学的局限性,提高高能束焊接课程教学质量,培养新型高能束焊接领域人才,建立了基于数值模拟的高能束焊接虚拟仿真实验平台,设计高能束焊接仿真实验,介绍了仿真实验步骤和实验结果分析方法。通过高能束焊接原理虚拟实验,向学生直观地展现高能束焊接瞬态介观过程,引导学生理解复杂小孔熔池动力学行为以及焊接缺陷形成的过程。

将声发射、传感器及机械设计等技术相结合,开发了基于声发射的棒料磨损监测教学实验平台。采用声发射技术对低应力下料过程棒料表面磨损状态进行监测,并对声发射参数进行处理,确定出在不同圆形锤头转速下施加质量分数为0.5%的纳米Mo S2添加剂时其减摩抗磨效果最佳,棒料表面磨损量减少了10%以上。通过该实验平台能直观地描述棒料磨损状态,加深学生对精密成形技术及摩擦磨损技术的理解,提高学生对信号处理技术的兴趣,使得学生从多个方面直观地分析金属材料的摩擦磨损过程,达到了良好的实验教学效果。

为了加强师范专业学生教学实践能力,针对传统教师教育中模拟教学系统投入大、效果差、升级困难等问题,我们以物联网、三网融合等理念,创建了这套基于Wi-Fi的模拟教学实训系统。该系统基于目前最先进的无线传输技术和多媒体技术,由一套核心软件将触控一体机、录音录像设备等必要设备有机整合,效果良好,具有结构布局简单灵活、使用方便、可持续、开放性等特点,具有重要的实用价值和推广价值。