考虑摩擦的圆锥微凸体结合面法向刚度模型

基于分形理论和等效粗糙表面的假设,考虑摩擦状态下的临界接触载荷的变化,建立更为准确的圆锥微凸体结合面法向接触刚度分形模型,获得不同摩擦水平以及分形特征下的接触载荷和接触承载能力。仿真结果表明,当分形维数、分形粗糙度增加时,法向接触刚度分别随之增加与降低;当摩擦系数增大时,法向接触刚度随之降低,且受分形维数大小的影响;法向接触刚度与材料的塑性指数,因分形维数的取值不同,呈现出不同的影响效果;法向接触刚度与法向接触载荷成正比。通过对比分析理论计算与实验结果,验证了所建模型的准确和可靠性,有助于后续整机的理论分析与计算。

基于圆锥微凸体的结合面法向刚度改进模型

为了使结合面接触特性模型更具准确性,将粗糙接触表面微凸体等效为圆锥形微凸体,运用改进的W-M函数模拟粗糙表面三维形貌,修正了微凸体接触半径,且考虑域扩展因子对截面积分布函数的影响,建立了结合面法向接触刚度模型,并对模型进行仿真,分析了结合面形貌参数对法向接触刚度的影响。最后,将模型与真实试验数据以及以往模型做对比,证明了所建模型运用于实际结合面法向刚度数值计算的精确性,进一步证实了所建模型的可行性。所建模型有助于对结合面接触刚度进行更精确的预测,并为相关机械结构改进提供了依据。

基于圆锥微凸体的结合面法向接触特性研究

为减小等效微凸体体积,使得等效后的微凸体体积更接近实际微凸体体积,将微凸体变形部分等效为圆锥微凸体,并结合分形理论和改进的W-M函数,建立了结合面法向接触刚度和法向接触阻尼模型,并对模型进行仿真分析和实验验证,仿真结果表明,法向接触阻尼随着分形维数的增大而增大,法向接触刚度随着分形维数的增大先增大后减小,并在分形维数为2.6附近取得最大值;法向接触阻尼随着分形粗糙度的增大先增大后减小,法向接触刚度随着分形粗糙度的增大而减小;法向接触阻尼随着塑性指数的增大而减小,法向接触刚度随着塑性指数的增大而增大;将理论分析结果与实验数据进行比较,两者基本保持一致,验证了其正确性。基于圆锥微凸体的结合面法向接触特性模型的提出,为结合面的刚度与阻尼预测和优化机械设备的性能以及结构改进提供良好的依据。

基于圆锥微凸体的结合面法向刚度分形模型研究

将粗糙表面上的微凸体等效为圆锥体,结合分形理论和改进的W-M函数,建立了结合面法向接触刚度分形模型。对模型进行仿真计算,结果表明:结合面无量纲法向接触载荷随着无量纲接触面积、材料塑性指数和无量纲分形粗糙度参数的增大而增大;随着粗糙面分形维数的增大先减小后增大,且在分形维数等于1.5附近时达到最小值;结合面无量纲法向接触刚度随着无量纲法向接触载荷和材料塑性指数的增大而增大;随着无量纲分形粗糙度参数的增大而减小;随着粗糙面分形维数的增大先增大后减小,且在分形维数等于1.6附近时达到最大值。通过与试验数据对比,验证了该模型的正确性,可用于相关的理论分析与计算。

圆锥微凸体在粗糙表面接触分析中的应用

为了从微观角度研究粗糙表面的法向接触特性,构建了一种具有圆锥微凸体的有限元分析模型。对反双曲余弦应力进行定积分,获得了作用在单个圆锥接触区域的总法向弹性接触力;给出了圆锥顶点法向变形量与接触半径之间的拟合公式。数值模拟表明:反双曲余弦应力在锥尖处(接触区域的中心)有一个自然对数奇点,但作用在单个圆锥接触区域的总法向弹性接触力有边界;单个圆锥的法向弹性接触载荷随着半顶角的增加先增大后减小;结合部整体的法向接触载荷随着表面粗糙度的减小而增大;当法向最大变形量明显增大时,结合部整体的法向接触载荷随着法向最大变形量的增加仅有微小的增加;半顶角越大,单个圆锥的法向接触刚度也越大;随着圆锥顶点法向变形量的增加,单个圆锥的法向接触刚度先略微减小,而后保持不变;法向临界变形量较小时,结合部整体的法向接触刚度随着法向临界变形量的增加而近似于线性增大;表面粗糙度越小,结合部整体的法向接触刚度增加得越明显;法向临界变形量较大时,结合部整体的法向接触刚度趋于不变。

混合润滑结合面法向接触刚度模型研究

在实际工作中,机械结合面一般加入润滑介质来减少磨损,因此将结合面微凸体等效为圆锥微凸体,并基于分形理论和改进的W-M函数建立混合润滑状态下结合面法向接触刚度三维分形模型。对模型进行模拟仿真,仿真结果表明:结合面无量纲法向接触总刚度随着分形维数的增大呈现出先增大后减小的趋势,且在分形维数为2.6附近时取得最大值;随着分形粗糙度参数的增大而减小;随着润滑介质的声阻抗增大而增大;混合润滑状态下结合面无量纲法向接触总刚度大于无润滑介质结合面无量纲法向接触刚度;最后与其他模型和试验数据进行对比,模型与试验数据更契合,验证了模型的正确性。混合润滑粗糙表面法向接触刚度模型的提出,为结合面的刚度预测和机械设备的性能优化以及结构改进提供良好的依据。