机床支撑地脚结合部法向粗糙接触建模

基于对起伏和凹凸不平的表面微观几何学形貌统计分析,考查衡量微接触点的2个弹塑性变形区域,建立机床支撑地脚结合部的实际接触面积、法向接触负载与法向接触刚度的理论解.该理论解综合考虑了材料的弹性、弹塑性与塑性变形规制.计算及分析结果显示:地脚结合部的实际接触面积、法向接触负载和法向接触刚度均随着混凝土地坪与标准平板之间间距的减少而增长,但随着塑性指数的扩大而上升.微接触点高度的概率密度关乎结合部法向接触参数的程度最大.通过有限元仿真对地脚结合部法向接触参数辨识结果进行验证,计及地脚参数的有限元模型得到的谐响应分析和法向接触刚度结果与试验结果一致.结合部法向接触参数的理论考究以及仿真分析为粗糙表面接触特性的扩展探索奠定了基础.

依据修正GW理论的结合部法向接触研究

考虑两半球体单峰塑性接触时球台体积守恒建立实际接触面积、法向接触载荷、塑性指数的解析解,通过中间自变量———两接触粗糙表面的间距,建立了机械结合部法向接触的力学模型.计算与分析结果表明:在给定法向总接触载荷下,两接触粗糙表面的间距随塑性指数的增加而增加;对于非常光滑表面或硬材料,接触几乎始终为弹性;表面越粗糙或材料越柔软,更多塑性接触会出现,未计及塑性接触的GW理论低估两接触粗糙表面的间距;在给定法向总接触载荷下,总接触面积随塑性指数的增加而减小;在非常高塑性指数下,弹性接触所占比例极少;在较低塑性指数下,塑性接触面积对总实际接触面积的贡献非常小;修正GW弹塑性接触理论适用于法向接触载荷极大的情况.