重型机械领域中的预应力坎合连接原理及应用

预应力坎合连接技术是在重型机械领域中的一种剖分后的组合技术。在自然界中,由于生物长期进化的自适应性使生物能够产生很好的微观机械阻挡,从而形成连接的效应;在机械领域中,则需要通过高的表面接触应力,形成接触区的全塑性变形,达到双尺度机械阻挡和粘着效应,从而提高界面的抗剪能力。从生物学、弹塑性接触力学以及粘着理论的角度分析预应力坎合的基本原理,并用有限元和试验分析弹塑性接触和坎合结构的形成。在预应力坎合作用下,剖分件在预应场的作用下形成具有承载能力的整体件。此外,还介绍了预应力坎合原理在重型机械领域中的应用情况。

机械结构预应力坎合连接的原理

针对重型机械中超大超重型件的制造、加工、运输、和装配难的问题,提出了预应力坎合连接的方法。指出了预应力坎合连接与普通机加工表面自然摩擦以及机械键合的区别,并从仿生学和接触力学的角度分析了多峰坎合连接的原理。通过预应力可使坎合处理后的剖分子件形成具有承载能力的整体件,基于此原理提出了3种预应力坎合连接的工程应用方法。坎合因数的测量实验表明,在预应力场的作用下,界面的坎合处理可以有效提高结构抗错移能力。通过350 M N模锻液压机模型实验,发现预应力坎合连接结构的抗错能力能够很好地满足模锻液压机的力学要求。该文还介绍了目前预应力坎合连接在重型压机中的实际应用。

重型装备中坎合因数影响因素的实验研究

对重型装备中坎合因数的影响因素进行了实验研究。实验发现:坎合因数明显大于摩擦因数;坎合面界的形式对坎合因数有较大影响;随着坎合面法向预紧力的增大,坎合因数逐渐增大到一个稳定值;交变的加载不会恶化坎合效果,反而有助于坎合峰的自适应作用。在工程实践中,坎合结构已经获得了应用。