考慮微凸體相互作用的機(jī)械結(jié)合面接觸剛度模型.pdf

1、結(jié)合面作為機(jī)械結(jié)構(gòu)中一種固有的結(jié)構(gòu)形式，其接觸剛度對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的總剛度有著很大的影響。所以，獲得準(zhǔn)確可靠的結(jié)合面接觸剛度是研究機(jī)械結(jié)構(gòu)整體性能的重要前提。結(jié)合面接觸問題實(shí)際是兩個(gè)粗糙表面微凸體接觸的問題，因此，如何建立更加貼近表面真實(shí)接觸情況的微觀接觸模型是解決該問題的主要途徑。本文圍繞考慮表面微凸體間發(fā)生相互作用時(shí)的法向結(jié)合面接觸問題展開，分別對(duì)粗糙表面形貌描述、微凸體相互作用假設(shè)、彈塑性三階段接觸模型及結(jié)合面基礎(chǔ)特性參數(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。

2、主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下。
　?。?）粗糙表面形貌的描述方法分析。介紹了統(tǒng)計(jì)學(xué)描述方法中的表征參數(shù)：輪廓算術(shù)平均偏差、輪廓高度分布、功率譜密度，描述了粗糙表面微凸體半徑、微凸體頂端標(biāo)準(zhǔn)高度偏差、單位面積上的微凸體密度等基本統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)間函數(shù)關(guān)系；同時(shí)，介紹了分形幾何的描述方法的自相似和自仿射的基本特征。
　?。?）考慮微凸體相互作用的ZMC接觸模型研究及其求解方法改進(jìn)。對(duì)原有考慮微凸體相互作用的ZMC接觸模型及其求解方法進(jìn)行了深

3、入分析研究，發(fā)現(xiàn)原有文獻(xiàn)給出的求解方法無法從非線性方程中得出解析解。本文對(duì)積分變量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以有效避免求解復(fù)雜的非線性方程，使得積分中被積函數(shù)成為解析式，構(gòu)成了一種新的數(shù)值迭代求解方法，簡便了定積分的運(yùn)算，且求解結(jié)果與原文獻(xiàn)結(jié)果相符；描述了單個(gè)微凸體在微觀中的接觸行為，利用載荷變化率和微凸體高度間關(guān)系分析了微凸體發(fā)生相互作用對(duì)自身承受的載荷產(chǎn)生的影響；通過計(jì)算接觸載荷對(duì)變形的導(dǎo)數(shù)，將原文獻(xiàn)中模型擴(kuò)展，得到考慮微凸體相互作用的ZMC接觸

4、剛度模型。
　?。?）考慮微凸體相互作用的KE接觸剛度模型的建立。基于微凸體相互作用的建模假設(shè)，在利用有限元方法、從物理角度提出的、更貼近于真實(shí)接觸狀況的KE彈塑性接觸模型的基礎(chǔ)上，提出并建立了考慮微凸體相互作用的KE接觸剛度模型，利用上述提出的數(shù)值迭代方法進(jìn)行求解，分析了微凸體相互作用對(duì)接觸載荷、面積、剛度間關(guān)系產(chǎn)生的影響。
　　（4）考慮微凸體相互作用的接觸剛度模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在結(jié)合面基礎(chǔ)特性參數(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，對(duì)銑削和磨削