导读
近日，苏大故障诊断研究团队提出了一种基于离散-连续-跳变迭代算法的轴承转子系统热力耦合分析方法。该工作以“Thermal-dynamic coupling analysis of bearings: A continuous-discrete-jump iterative algorithm”为题发表在工程和机械领域权威期刊《International Journal of Mechanical Sciences》上(https://authors.elsevier.com/c/1mbx24jpxmuwO)，团队硕士研究生刘博闻为第一作者，皇甫一樊老师为通讯作者。
该研究得到了国家自然科学基金面上项目(Nos. 52275157, 52475116)、江苏省基础研究专项资金(No. BK20250793)以及中国博士后科学基金(No. 2025M781297)的资助。
研究背景
轴承转子系统在旋转机械设备中广泛运用，鉴于系统长期服役于高速运转工况，热力耦合效应贯穿运行全过程，且轴承内部结构受外部部件遮挡，其温升状态难以实时监测，而异常温升引发的轴承热失效风险，极有可能造成严重后果，现有研究多聚焦于力效应对热效应的单向作用机制，存在耦合表征不全面的局限，同时，传统算法采用等分时间步长逐步迭代的求解模式，难以精准匹配多物理场间的动态迭代频次需求，导致求解效率偏低。为此，有必要开发一种兼顾求解效率与计算精度的新型迭代算法，通过热模型与力模型的双向耦合建模，精确模拟系统运行过程中轴承内部的热力耦合行为。
论文贡献
提出了一种基于等温更新策略的离散-连续-跳变(CDJ)新型迭代算法，用以平衡求解的效率与精度；
建立了轴承转子系统双向热力耦合模型，考虑热膨胀及润滑油膜的作用；
通过增加挡边动态热源及轴向节点细化轴承热网格模型，精确反应系统瞬态热响应；
实验验证了动力学模型以及稳态/瞬态热网络仿真结果的准确性。
部分图文一览
图1 轴承动力学模型及径向游隙(热膨胀及润滑油膜)模型(原文图3)
图2 轴承转子系统热网格模型(原文图5)
图3 热-动力学耦合流程图(原文图8)
图4 CDJ算法迭代机制示意图(原文图14)
图5 不同工况下的系统温升趋势及收敛时间分析(原文图16)
图6 正负初始径向游隙下的系统温升响应(原文图18)
作者简介
刘博闻，2001年生，2023年本科毕业于苏州大学轨道交通学院，现就读于苏州大学轨道交通学院硕士研究生，导师为朱忠奎教授。
皇甫一樊，1994年生，硕士和博士分别毕业于东北大学机械设计及理论专业和上海交通大学机械工程专业。在中国科学、Mechanical Systems and Signal Processing、International Journal of Mechanical Sciences、Mechanism and Machine Theory、Wear、Journal of Sound and Vibration等业内主流期刊发表论文30余篇。以一作/通讯发表SCI论文15篇(其中中科院一区9篇，二区4篇)，EI论文2篇。引用1300余次，h指数为16，ESI高被引论文2篇，ESI热点论文1篇，单篇论文最高引用量240余次。
引文格式
Bowen Liu, Yifan Huangfu, Juanjuan Shi, Jun Wang, Weiguo Huang, Zhongkui Zhu. Thermal-dynamic coupling analysis of bearings: A continuous-discrete-jump iterative algorithm[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2026, 314: 111376.