考虑微凸体弹塑性变形的结合面分形接触模型

基于分形接触理论,建立了考虑微凸体弹塑性变形的结合面分形接触模型.通过对所建模型的数值仿真,直观揭示了接触载荷与实际接触面积间的非线性关系,以及弹塑性变形对结合面接触的影响.仿真结果表明,接触载荷随着实际接触面积的增加而增加,两者呈近似线性关系.同样的接触面积下,接触载荷随着分形粗糙度系数G的增加而增加,随着分形维数D变化的规律比较复杂.弹塑性接触面积占总接触面积的比例随着接触面积的增加而略微减小,同时随着G的增加而增加.弹塑性接触面积所占比例与D的关系是复杂的.弹塑性接触载荷不可忽略,弹塑性载荷占总载荷的比例与粗糙度系数及接触面积无关,只随着分形维数的增加而减小.忽略微凸体弹塑性接触时,接触载荷会略大于考虑弹塑性接触时的结果,误差在5％～60％之间,误差随着分形维数的增加而减小.     

基于接触分形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。     

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。     

接触式机械密封端面微凸体变形特性研究

依据分形理论，考虑摩擦作用的影响，分析了接触式机械密封摩擦副端面微凸体的变形特性；得到了端面微凸体临界弹性变形微接触面积和临界塑性变形微接触面积，端面间微凸体弹性接触面积、弹塑性接触面积、塑性接触面积以及弹性接触面积比的数学表达式．用数值仿真方法得出了GY70型机械密封摩擦副端面间的弹性接触面积比．研究表明，弹性接触面积比随着分形维数的增大先增大后减小，随着特征尺度系数的增大而减小，随着端面摩擦因数的增大而减小．对于机械密封摩擦副接触端面，存在一个最优的分形维数值，使得弹性接触面积比最大，摩擦副端面间的磨损最小．对于GY70型机械密封，其软质环端面最优分形维数在1．6左右．     

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。     

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.     

基于分形理论的结合面法向接触阻尼与损耗因子模型

基于结合面法向阻尼耗能机理及MB接触分形修正模型,提出了一种结合面法向接触阻尼模型及结合面间阻尼损耗因子模型.仿真结果表明,分形维数在较小范围内,法向阻尼与法向总载荷呈微凹弧非线性关系,且随着法向总载荷和分形维数的增大而减小,随着分形尺度参数的增大而增大;分形维数在较大范围内,法向阻尼与法向总载荷呈微凸弧非线性关系,且随着法向总载荷和分形维数的增大而增大,随着分形尺度参数的增大而减小.而结合面损耗因子与法向总载荷呈微凹弧非线性关系且随着法向总载荷的增大而减小,随着分形尺度参数的增大而增大,分形维数在较大值范围内,结合面损耗因子随其增大而增大.     

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.     

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。