基于接触分型理论的结合面切向接触刚度分形模型

以球体与平面接触时的切向接触刚度以及粗糙平面接触的分形理论为基础，基于3个假设，即粗糙表面的微观形貌各向同性，粗糙表面上各微凸体之间的相互作用可以忽略不计，各微凸体所受的力与其接触面积的大小成正比，从理论上提出了具有尺度独立性的结合面切向接触刚度分形模型，并进行了定性的实验验证，说明了该模型的正确性。     

结合面接触刚度分形模型研究

指出了以往有关粗糙表面接触刚度理论研究工作的缺陷与不足,在一定的前提下,基于球体与平面的接触理论和粗糙表面的接触分形理论,同了具有尺度独立性的结合面接触刚度分形模型,并进行了数字仿真研究,仿真结果与实验研究结果相一致。     

固定结合面刚度分形模型

基于粗糙表面统计学参数与表面轮廓分形参数之间的关系,给出了结合面等效粗糙表面轮廓分形参数的计算方法;在此基础上,提出了结合面切向接触刚度的修正分形模型;为验证模型的正确有效性,将固定结合面等效为若干个法向和切向接触弹簧单元,其刚度通过相应的接触刚度模型进行计算,进而对文献[9]的结合面实验装置——哑铃模型进行了有限元建模及模态分析,间接证明了接触刚度的正确有效性,并探讨了等效接触弹簧单元的刚度、数量对有限元建模精度的影响.此外,对文献[8]的实验模型进行了有限元建模及谐响应分析,并对实验模型的实测、柔性连接仿真与刚性连接仿真频响曲线进行了对比,进一步证实了在仿真建模过程中考虑结合面接触刚度的必要性.     

结合面切向接触刚度分形模型建立与仿真

基于接触分形理论和微接触面积分布函数,建立了计及微接触面积分布的域扩展因子影响的结合面切向接触刚度分形模型,并通过数字仿真直观揭示了结合面切向接触刚度与结合面诸参数之间的非线性关系以及这些相关参数对切向接触刚度的影响规律.仿真研究结果表明,结合面切向接触刚度随着结合面法向载荷的增大而增大,随结合面切向载荷的增大而减小,随结合面分形特征长度尺度参数的增大而减小,但随结合面分形维数的变化规律比较复杂.     

齿轮结合面切向接触刚度分形计算模型研究

在机械结合面切向接触刚度分形模型的基础上,结合两圆柱体接触强度分形模型,建立了齿轮结合面的切向接触刚度分形计算模型。该模型综合考虑齿轮接触面的微观特性和宏观特性,其计算结果与测量仪器的分辨率无关,具有尺度独立性。仿真结果显示：齿轮结合面的切向接触刚度与分形维数、材料的特性参数、齿轮的齿数成正比,与粗糙度幅值成反比。     

结合面法向接触刚度分形模型建立与仿

基于接触分形理论和微接触大小分布函数,建立了计及微接触大小分布的域扩展因子影响的结合面法向接触刚度的分形模型,并通过对所建模型的数字仿真,直观地揭示了结合面法向接触刚度与结合面诸参数之间的非线性关系,探讨了这些相关参数对法向接触刚度的影响规律.研究仿真结果表明,结合面法向接触刚度随着结合面法向载荷的增大而增大,随结合面分形特征长度尺度参数的增大而减小,但随结合面分形维数的变化规律比较复杂.     

基于各向异性分形理论的结合面切向刚度改进模型

基于各向异性分形几何理论,建立了一种结合面切向接触刚度改进模型.通过对所建模型的数字仿真,直观地揭示了结合面切向接触刚度与结合面法向载荷、切向载荷、结合面分形维数D、结合面分形粗糙度G、相关因子K、材料特性(o)之间复杂的非线性关系.数字仿真结果表明:结合面切向接触刚度随着法向载荷、相关因子或材料特性的增加而增加,但随着切向载荷、分形粗糙度的增加而减小;当分形维数较小时,结合面切向接触刚度随着分形维数的增加而增加;当分形维数较大时,结合面切向接触刚度随着分形维数的增加而减小.     

两圆柱体结合面法向刚度分形预估模型及其仿真分析

对M-B分形模型进行了修正,分析了微凸体弹性、弹塑性、塑性各阶段的变形性质。从宏观和微观相结合的角度,建立了考虑摩擦因素的两圆柱体结合面法向刚度分形预估模型,该模型具有几何特性和尺度独立性,在一定程度上完善了结合面动力学参数的分形模型。通过仿真分析揭示了实际接触面积、法向载荷和摩擦因数对圆柱体结合面法向刚度的影响。仿真结果表明：两圆柱体结合面法向刚度随着实际接触面积的增大而增大,且在较大分形维数时增大速率较快;随着法向载荷的增大而增大;随着摩擦因数的增大而持续减小,当摩擦因数小于0.3时,法向刚度随摩擦因数的增大呈线性衰减,当摩擦因数大于0.3时,法向刚度随摩擦因数的增大呈指数衰减规律。     

基于分形理论的结合面改进接触模型

提出了一种基于分形理论的结合面改进接触模型,并通过对所建模型的仿真,直观地揭示了结合面法向接触刚度与结合面法向载荷、结合面分形维数D、结合面分形特征尺度参数G之间复杂的非线性关系.仿真结果表明,法向接触刚度随着法向载荷增大而增大,随着G的增大而减小,随着D的变化规律比较复杂,同时表明该模型可以用于结合面法向接触载荷和法向接触刚度的分析与计算.     

粗糙面变形特性对摩擦温度与接触压力的影响

在考虑微凸体间的相互作用及摩擦界面摩擦热流耦合等影响基础上,建立一具有三维分形特性粗糙表面/理想平面接触的热力耦合模型,运用有限元软件ANSYS中的非线性有限元多物理场方法,数值模拟并分析了弹性粗糙实体/理想平面刚性体(E/R)、弹塑性粗糙实体/理想平面刚性体(P/R)的摩擦滑动过程,揭示了粗糙表面不同变形特性下粗糙实体摩擦热、接触压力与接触面积的变化规律。发现在匀速滑动过程中,摩擦表面最高接触温度在波动中缓慢上升,而最大接触压力和接触面积则在一定范围内波动。弹性接触(E/R)中接触压力、摩擦温度比弹塑性接触(P/R)大,而接触面积则小很多。在分析摩擦过程中粗糙实体热、力问题时,考虑粗糙接触体的弹塑性变形对结果有较大的影响。     

双粗糙面滑动摩擦过程应力与应变分析

建立了具有分形特征的二维双粗糙表面滑动接触模型,考虑材料的弹塑性变形及滑动过程中损伤失效,运用有限元方法动态探讨相嵌微凸体在滑动过程中应力与应变的变化情况.结果显示不同位置的等效塑性应变沿深度的变化规律不同,最大等效塑性应变量发生在摩擦次表层的某一深度处;随着塑性应变的增大,导致材料表层下微观裂纹的萌生,在外载荷持续作用下,表面一定深度处存在着一交错的剪切应力区,这一应力区阻止了裂纹沿深度方向扩展,但却促使了裂纹沿平行于摩擦表面方向的延伸裂纹扩展乃至发生断裂.     

金属材料结合部法切向刚度修正与实验验证

推导了分形维数、分形粗糙度的近似解析解,修正了结合部法向接触刚度相关公式。编写了求解域扩展系数的通用Matlab程序,推导出结合部切向接触刚度的解析解。以XHK5140型自动换刀计算机数控立式镗铣床上的结合部为研究对象,以测试试件的实验结果为基准,按照相似振型相关性、固有频率定量比较的原则,对结合部法向与切向接触刚度的理论解进行了验证。验证表明理论模型的振型与实验的振型都一致,理论与实验固有频率的相对误差在-16.8%～16.8%之间。     

结合部法向载荷解析解修正与定量实验验证

给出了识别结合部的2个重要表征参数(分形维数和分形粗糙度)的方法,修正了结合部法向总载荷公式.以XHK5140型自动换刀计算机数控立式镗铣床上的结合部为研究对象,以测试试件的实验结果为基准,按照振型相似定性比较、固有频率定量比较的原则,对结合部法向与切向接触刚度的理论解进行了验证.理论模型的振型与实验的振型皆一致,理论与实验固有频率的相对误差在-9％ ～9％之间.     

机械结合面切向接触阻尼的神经网络结构化建模

为了使机械结合面切向接触阻尼实验数据便于在机械结构CAD中应用，本文基于人工神经网络的非线性映射能力，提出了机械结合面切向接触阻尼基础数据的神经网络结构化建模方法，并进行了实例建模。结果表明，该方法实用、有效，建模精度和建模效率较高，而且集传统建模与建库思想于一体，实现了多种结合条件下的机械结合面切向接触阻尼基础数据的统一建模。     

基于分形理论的结合面静摩擦因数改进模型

从理论上提出了一种基于分形理论的结合面静摩擦因数改进模型,表示出结合面静摩擦因数与无量纲法向总载荷之间非线性隐函数关系。仿真结果表明,静摩擦因数f随着法向总载荷P*和材料特性参数φ的增加而增加,随分形特征尺度参数G*的增加而减小,静摩擦因数f与法向总载荷P*呈微凸弧非线性关系;分形维数D在1.1～1.4范围内,静摩擦因数f随着D的增加而增加,在1.5～1.9范围内,静摩擦因数f随着D的增加而减小;研究表明该模型可以用于进行结合面静摩擦因数的预测。     

花纹磨光轮胎接地特性试验研究

运用轮胎－地面相互作用试验装置，对花纹磨光的5．00－13轮胎的印迹、垂直刚度特性和接地压力分布规律进行了试验测量，分析了使用条件对轮胎接地特性的影响。     

基于有限元分析的三维齿轮接触静力学分析

基于有限元法对圆柱接触和齿轮接触进行静力学分析,为了能够更精确、更有效率地分析出接触应力的分布结果,考虑了划分网格的类型和表面切向应力对接触应力的影响。在Solidworks中对圆柱和齿轮进行三维建模,将建好的三维模型以合适的格式导入到ANSYS Workbench中进行网格划分,并按要求施加合理的约束处理,使用其基于有限元理论的求解器进行计算求解,得到模型在特定载荷作用下的应力分布图。采用赫兹接触理论值和齿轮接触应力理论值,分别对有限元分析后的圆柱接触和齿轮接触的结果进行对比,得出分析结果的误差和精确性。分析结果表明,划分网格的类型会影响分析效率,表面切向应力会影响接触分析应力的分布,这使得接触分析的结果更加精确,同时也提高了相关工作人员的效率。