基于有限元的彈塑性粗糙表面接觸性質研究.pdf

1、分類號UDC密級學號1108020149碩士學位論文碩士學位論文基于有限元基于有限元的彈塑性粗糙表面接觸性質彈塑性粗糙表面接觸性質研究研究何花蘭何花蘭學科名稱：工學學科門類：機械電子工程機械電子工程指導教師：王世軍王世軍副教授副教授申請日期：20142014年33月摘要I論文題目論文題目：基于有限元基于有限元的彈塑性粗糙表面接觸性質彈塑性粗糙表面接觸性質研究研究學科名稱學科名稱：機械電子工程機械電子工程研究生：何花蘭何花蘭指導教指導教師

2、：王世軍王世軍副教授副教授摘要本論文在國內(nèi)外已有的研究方法與研究成果的基礎上，以結合部粗糙表面為研究對象，通過理論分析、有限元仿真及試驗測量，研究了影響粗糙表面接觸性質的因素，具體內(nèi)容主要包括以下四個方面：第一，通過總結分析彈塑性材料的屈服準則、加載條件及本構關系等，選擇了金屬材料適用的彈塑性模型，將其應用到粗糙表面有限元接觸模型中。在有限元中，以粗糙表面接觸模型為例，研究了彈塑性材料參數(shù)中初始屈服應力及塑性模量對接觸性質的影響。分析總

3、結了接觸剛度和接觸面積的變化，從計算結果得出初始屈服應力對接觸剛度及接觸面積的影響較大。第二，基于有限元方法研究了磨削粗糙表面的真實接觸面積和承載分布規(guī)律。以45鋼試樣的粗糙表面形貌建立二維有限元接觸模型，通過計算獲得了兩個粗糙表面在0~1MPa法向載荷作用下的接觸變形，與試驗結果得出的法向載荷和變形曲線比較，有限元計算結果與試驗結果有較好的一致性。此外，還將該模型計算的真實接觸面積與接觸電阻試驗獲得的真實接觸面積進行了比較，二者數(shù)據(jù)也

4、能夠較好地吻合，表明該模型能夠用于粗糙表面微觀接觸性質的研究。通過該模型看出，接觸點只出現(xiàn)在輪廓平均高度以上的位置，接觸點的承載不均勻，而且不均勻的程度隨載荷升高而降低，說明在低載荷條件下，真實的接觸面積并不能反映接觸表面的承載能力。計算結果還顯示，即便是在較低的法向載荷下，接觸表面也存在塑性變形。第三，應用有限元方法研究了不同循環(huán)加卸載的條件下，粗糙表面接觸模型接觸剛度的變化規(guī)律。本章對現(xiàn)有彈塑性接觸理論模型中的計算接觸剛度進行了總結

5、與推導，指出了理論計算接觸剛度的不足。分析了現(xiàn)有超聲波測量接觸剛度的研究成果。利用有限元法建立了粗糙表面接觸模型，分別在三角波載荷、遞增三角波載荷、正弦波載荷、遞增正弦波載荷及階躍載荷下，分析了粗糙表面接觸模型接觸性質的變化，指出在循環(huán)載荷中，有限元法計算接觸剛度更加準確，此結果與超聲波測量結果及本文實驗測量結果相同。第四，通過正弦曲線模擬零件表面的弓形形狀誤差，建立有弓形粗糙表面與無弓形粗糙表面接觸模型，研究了弓形及弓高對接觸性質的影