考慮微凸體相互作用的機械結合面接觸剛度模型.pdf

1、結合面作為機械結構中一種固有的結構形式，其接觸剛度對機械結構的總剛度有著很大的影響。所以，獲得準確可靠的結合面接觸剛度是研究機械結構整體性能的重要前提。結合面接觸問題實際是兩個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)生相互作用時的法向結合面接觸問題展開，分別對粗糙表面形貌描述、微凸體相互作用假設、彈塑性三階段接觸模型及結合面基礎特性參數(shù)實驗進行研究。

2、主要研究內容和結果如下。
　?。?）粗糙表面形貌的描述方法分析。介紹了統(tǒng)計學描述方法中的表征參數(shù)：輪廓算術平均偏差、輪廓高度分布、功率譜密度，描述了粗糙表面微凸體半徑、微凸體頂端標準高度偏差、單位面積上的微凸體密度等基本統(tǒng)計學參數(shù)間函數(shù)關系；同時，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。對原有考慮微凸體相互作用的ZMC接觸模型及其求解方法進行了深

3、入分析研究，發(fā)現(xiàn)原有文獻給出的求解方法無法從非線性方程中得出解析解。本文對積分變量進行轉換，可以有效避免求解復雜的非線性方程，使得積分中被積函數(shù)成為解析式，構成了一種新的數(shù)值迭代求解方法，簡便了定積分的運算，且求解結果與原文獻結果相符；描述了單個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系分析了微凸體發(fā)生相互作用對自身承受的載荷產生的影響；通過計算接觸載荷對變形的導數(shù)，將原文獻中模型擴展，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?；谖⑼贵w相互作用的建模假設，在利用有限元方法、從物理角度提出的、更貼近于真實接觸狀況的KE彈塑性接觸模型的基礎上，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)值迭代方法進行求解，分析了微凸體相互作用對接觸載荷、面積、剛度間關系產生的影響。
　　（4）考慮微凸體相互作用的接觸剛度模型的實驗驗證。在結合面基礎特性參數(shù)實驗平臺上，對銑削和磨削