黄禹，教授、博士生导师，华中科技大学，制造装备数字化国家工程研究中心副主任，中国机械工程学会程学会机械工业自动化专委会委员，中国光学学会激光加工专委会委员，湖北省机械工程学会机械工业自动化专委会理事长。长期从事激光及相关特种加工、机械设计、机电一体化、专用特种装备、数控技术等方向的科研及教学工作，重视多学科交叉，不断开展新工艺技术及其装备的创新研究与工程化开发，形成了工艺、装备、数控技术相融合，光机电一体化深度结合的研究特色。主持或承担973、国家自然科学基金、国家重点研发计划、省市重大科技专项以及企业发展重要项目30余项。

运动支承作为制造装备的基础部件，是制造装备精度链、刚度链的重要环节，其承载力、刚度等特性是制造装备力学性能的重要组成因素，直接影响着制造装备的执行精度。在国外精密重型/超重型机床和超精密制造装备中已较广泛使用流体静压支承作为主轴系统和进给系统的关键运动支承部件。随着高端制造装备对运动支承的精度、速度和承载性能要求的极端化，流体静压支承正逐渐成为当今高速、精密及重载运动系统结构的主要发展方向。本书将重点关注利用有限元计算方法来解决考虑多因素的液体静压支承性能的数值计算及分析，计算全部采用Matlab编程实现。本书首先从液体静压润滑基础知识入手，系统讲解Reynolds方程、广义雷诺方程及其有限元计算方法，并针对考虑不带腔、帯腔、粗糙度、非牛顿润滑、滑移等因素的液体静压支承静动态特性进行有限元计算理论与分析。

目前，国内外尚缺乏利用有限元对考虑多因素的液体静压支承静动态特性基础理论方面进行数值计算的专著，故本书将重点关注利用有限元计算方法来解决考虑多因素的液体静压支承性能的数值计算及分析，计算全部采用Matlab编程实现。本书首先从液体静压润滑基础知识入手，系统讲解雷诺方程有限元计算方法，并针对考虑粗糙度、非牛顿润滑、滑移、油垫倾角等因素的液体静压支承静动态特性进行有限元计算与分析。本书第1章讲解了液体静压润滑基础知识；第2章讲解了常规雷诺方程及广义雷诺方程的推导过程，并以经典的孔入式液体静压径向轴承为研究对象，详细阐述了常规雷诺方程的有限元计算方法，而广义雷诺方程的有限元计算方法将在第6章进行讲解；本书第3章至第6章仍以经典的孔入式液体静压径向轴承为研究对象，其中第3章和第4章主要研究了其基本的静动态特性及稳定性，第5章建立了考虑粗糙度的雷诺方程，利用有限元计算方法求解及分析，而第6章则建立了考虑非牛顿和滑移的广义雷诺方程，同样利用有限元计算方法对其进行求解及分析；在利用有限元计算方法探究了经典的孔入式液体静压径向轴承的基本特性后，本书在第7章尝试将该有限元计算方法应用于液体静压导轨，建立了考虑油垫倾角的广义雷诺方程，并提出了新的方法对其进行网格划分，进而利用有限元计算方法进行求解及分析。本书所使用的研究方法及获得的成果，将为精密重型/超重型机床和超精密制造等高端制造装备统级运动稳定性与精度性能提供基础的理论依据与技术支撑。故本书可供计算力学和计算数学工作者、机械工程专业本科生或研究生及相关专业师生的教材或参考用书，也可作为流体动力学基础理论研究人员及相关工程技术人员的参考用书。

第1章液体静压润滑基础知识(1)
1.1润滑油的主要性质(1)
1.1.1激光焊接介绍(1)
1.1.1密度和重度(1)
1.1.2黏度(2)
1.2流体的流动性质(3)
1.2.1层流与紊流(4)
1.2.2雷诺数(4)
1.3牛顿定律及非牛顿流体(4)
1.3.1牛顿定律(4)
1.3.2非牛顿流体(5)
1.4流体动压形成原理(6)
1.5油液在平行平板、小孔、圆管、环形缝隙中的黏性流动(6)
1.5.1平行平板缝隙的黏性流体流动(7)
1.5.2圆台的黏性流体流动(9)
1.5.3环形缝隙内的黏性流体流动(10)
1.6液体静压润滑的节流器(11)
1.6.1节流器的工作原理(11)
1.6.2常用节流器(12)
第2章雷诺方程及其有限元计算方法(16)
2.1雷诺方程及广义雷诺方程(16)
2.1.1雷诺方程(16)
2.1.2广义雷诺方程(20)
2.2雷诺方程求解的边界条件(21)
2.3孔入式液体静压径向轴承压力控制方程(23)
2.3.1孔入式液体静压径向轴承结构及工况参数(23)
2.3.2油膜压力控制方程(24)
2.4孔入式液体静压径向轴承有限元计算方法(26)
2.4.1系统整体有限元方程(26)
2.4.2有限元求解雷诺方程的程序流程图(34)
第3章孔入式液体静压径向轴承静动态特性有限元计算方法及分析(36)
3.1液体静压润滑有限元静态特性参数计算方法(36)
3.2液体静压润滑有限元动态特性参数计算方法(38)
3.3孔入式液体静压径向轴承轴心稳态平衡位置的计算方法(40)
3.4孔入式液体静压径向轴承静动态特性分析(42)
3.4.1节流系数对油膜承载能力的影响(43)
3.4.2速度系数对油膜承载能力的影响(47)
3.4.3进油孔位置对油膜承载能力的影响(51)
3.4.4供油孔数量对油膜承载能力的影响(52)
3.4.5非对称结构对油膜承载能力的影响(53)
第4章孔入式液体静压径向轴承非线性稳定边界有限元计算方法及分析(62)
4.1油膜失稳机理及线性临界转速的计算(62)
4.2液体悬浮轴承轴心轨迹的计算方法(66)
4.3液体悬浮轴承线性与非线性轴心轨迹对比(68)
4.4液体悬浮轴承的非线性稳定性边界求解(74)
4.5液体悬浮轴承的非线性稳定性特性分析(76)
4.5.1孔入式液体静压径向轴承的设计参数对临界转速的影响规律(76)
4.5.2非线性稳定性边界与工况参数的关系(79)
第5章考虑粗糙度的孔入式液体静压径向轴承静动特性有限元计算方法及分析
(83)
5.1考虑粗糙表面的孔入式液体静压径向轴承分析方法及其求解过程(84)
5.1.1粗糙表面研究方法(84)
5.1.2计入粗糙表面的孔入式液体静压径向轴承分析方法(91)
5.1.3考虑粗糙度的有限元计算方法(94)
5.2高斯分布粗糙表面对孔入式液体静压径向轴承静动态特性的影响
(100)
5.2.1长宽比对考虑粗糙表面的孔入式液体静压径向轴承承载力的影响分析
(100)
5.2.2表面粗糙度大小对孔入式液体静压径向轴承承载力的影响分析
(101)
5.2.3粗糙表面对孔入式液体静压径向轴承静动态特性的影响分析
(102)
5.3非高斯分布粗糙表面对孔入式液体静压径向轴承静动态特性的影响
(109)
5.3.1非高斯分布粗糙表面模型分析(110)
5.3.2非高斯分布粗糙表面对孔入式液体静压径向轴承静动态特性的影响分析(112)
第6章考虑非牛顿和滑移的孔入式液体静压径向轴承静动特性有限元计算方法及分析(125)
6.1考虑壁面滑移的修正雷诺方程(125)
6.2考虑边界滑移的修正雷诺方程有限元计算方法(128)
6.3考虑边界滑移的静压支承静动特性分析(129)
6.3.1滑移面/无滑移面参数的优化设计(130)
6.3.2非牛顿效应与壁面滑移效应的相互作用(133)
6.3.3稳态条件下的静动态特性(133)
第7章液体静压导轨静动态特性有限元计算方法及分析(142)
7.1小孔节流矩形静压油垫有限元数值计算模型(142)
7.1.1小孔节流矩形静压油垫结构及工况参数(142)
7.1.2油膜压力控制方程(144)
7.2小孔节流矩形静压油垫网格划分(144)
7.3小孔节流矩形静压油垫静动态特性参数计算方法(145)
7.4小孔节流矩形静压油垫静动态特性分析(147)
7.4.1网格收敛性分析和计算模型验证(147)
7.4.2小孔节流矩形静压油垫压力分布对比分析(147)
7.4.3变倾角情况下，z、x、y、等静态参数随倾角的变化规律
(148)
7.4.4变油腔深度情况下，z、x、y、等静态参数随油膜厚度的变化规律
(148)
7.4.5变倾角情况下，zz、θxθx、θyθy、zz、θxθx、θyθy等动态参数随油膜厚度的变化规律(148)
7.4.6变油腔深度情况下，zz、θxθx、θyθy、zz、θxθx、θyθy等动态参数随油膜厚度的变化规律(152)
参考文献(154)