基于Hertz理论圆柱和平面之间的滑动接触分析

当圆柱与平面之间产生摩擦滑动接触时,基于Hertz理论,推导了平面内应力分量的计算公式,分析了应力的分布,描述了应力分布的特点.在接触表面上,存在最大拉应力和最大压应力;最大拉应力出现在拖动边的边缘,而最大压应力发生在导向边的区域.因此,如果接触平面因拉或压应力引起失效,首先会出现在接触表面;第一型裂纹的产生及扩展首先会发生在拖动边的边缘.剪应力,主剪应力及Von-M ises等效应力(当摩擦系数较小时)的最大值均会出现在接触体内,存在于导向边.因此,塑性滑移开始首先会发生在接触体内,然后,才扩展到接触表面.这些结论为工程应用研究提供了依据.

圆柱和平面之间粘-滑接触分析

当圆柱和平面产生粘-滑接触时，在Hertz理论和Mindlin理论基础上，推导了平面内应力分量的计算公式．分析了平面内应力的分布，描述了应力分布的特点．x轴向应力在接触表面的导向边均为压应力，而在拖动边存在拉应力；最大拉应力和最大压应力均出现在接触表面，其中，最大拉应力存在于拖动边的边缘。而最大压应力存在于导向边．z轴向应力均为压应力，最大压应力出现在接触表面的接触中心邻近区域．第一主应力的最大拉应力出现在接触表面的拖动边边缘，而在导向边均为压应力．第三主应力均为压腹力，最大压应力出现在接触表面的导向边．剪应力、主剪应力和VonMises等效应力（当摩擦系数较小时）的最大值均出现在平面内部．因此，第一型裂纹的产生和扩展首先会发生在拖动边的边缘;而塑性滑动开始首先会出现在接触体内，然后扩展到接触表面．这些将为研究接触变形和接触体的失效提供理论基础．

刚性圆柱和半平面之间摩擦滑动接触中的应力计算

当圆柱与平面之间产生摩擦滑动接触时,考虑接触表面上切向应力对法向应力的影响,精确求解接触体内应力场的问题还没有得到解决。该文应用Bufler的解,推导了平面内应力场的计算公式,分析了平面内应力的分布,描述了平面内应力分布的特点。结论表明在接触表面上,存在最大拉应力和最大压应力,最大拉应力出现在拖动边的边缘。如果接触平面因拉应力或者压应力引起失效,首先可能会出现在接触表面;第一型裂纹的产生及扩展首先可能会发生在拖动边的边缘。主剪应力和Von Mises等效应力的最大值(当摩擦系数较小时)均会出现在接触平面内部,而且它们的最大值均存在于导向边。因此,接触平面的塑性滑移开始首先可能会发生在接触平面内部,然后才扩展到接触表面。同时,采用有限元方法模拟了圆柱与平面的摩擦滑动过程,把理论计算所获得的应力分布曲线与有限元模拟结果进行了比较,结果说明两种方法所获得的应力分布特点基本一致。这些结论为工程接触问题研究提供了依据。