机械结合面切向接触阻尼能量耗散弹塑性分形模型

基于MB接触分形理论及其修正模型和结合面切向阻尼损耗机理,在弹性和塑性变形机制基础上,考虑弹塑性过渡变形机制,建立计及微接触面积分布域扩展因子影响的结合面切向接触阻尼能量耗散的弹塑性分形模型;数值仿真结果显示,当分形维数D=1.1～1.4时,弹塑性过渡变形机制对于结合面切向阻尼能耗的影响不明显;当分形维数D=1.6～1.9时,弹塑性过渡机制情况下切向阻尼能耗低于仅考虑弹性和塑性机制情况下的切向阻尼能耗;结合面量纲一切向接触阻尼耗能与量纲一法向总载荷之间是凹弧型非线性关系,分形维数D对量纲一切向阻尼损耗的影响因分形维数的取值区间不同而不同,在1.1～1.4,1.4～1.6,1.6～1.8,1.8～1.9不同取值区间影响不同,量纲一切向接触阻尼损耗随着分形粗糙度、塑性指数以及切向和法向载荷之比值的增大而增大。

考虑微凸体相互作用的机械结合面接触刚度模型

为准确预测两粗糙表面的接触刚度,围绕考虑微凸体间发生相互作用时的法向结合面接触问题展开研究。基于圣维南原理和勒夫方程,建立微凸体相互作用所引起的局部变形量与局部接触载荷、两表面间压强、材料属性参数之间的函数关系;将其代入KE弹塑性接触模型中,建立考虑微凸体相互作用的KE接触刚度模型,并提出数值迭代方法进行求解;之后,分析在不同塑性指数下微凸体相互作用对接触载荷、面积、刚度间关系产生的影响规律,并给出考虑微凸体相互作用的KE及ZMC模型接触刚度对比。研究表明:微凸体相互作用对于两表面间平均距离与接触载荷的关系有着明显的影响,这使得真实接触面积与接触刚度与原未考虑微凸体相互作用的KE模型有明显差异,且随着塑性指数的增大,差异随之变小。最后,通过试验对考虑与未考虑微凸体相互作用的KE及ZMC模型接触刚度计算结果进行验证,试验对比分析表明:建立的考虑微凸体相互作用的KE接触刚度模型更加贴近试验结果。

基于改进粒子群与神经网络的机械结合面法向刚度建模

为了提高机械结合面法向接触刚度预测精度,提出一种改进粒子群优化算法,并用改进粒子群算法优化BP神经网络的参数组合,实现了粒子群和BP神经网络相结合的算法模型。将影响结合面法向接触刚度的因素进行了特征分析和定量化描述,并用该算法进行法向接触刚度预测和相对误差分析。计算结果表明,计算准确度可达92%,实现了多种影响因素组合下的机械结合面法向接触刚度的建模。

机械结合面阻尼参数识别的一种方法

提出一种基于实测传递函数矩阵来识别机械结合面阻尼参数的新方法。该方法不涉及机械结构的质量矩阵和刚度矩阵，从而避免了这两种矩阵建模误差对阻尼参数识别精度的影响。

机械结合面切向接触阻尼的神经网络结构化建模

为了使机械结合面切向接触阻尼实验数据便于在机械结构 CAD中应用 ,本文基于人工神经网络的非线性映射能力 ,提出了机械结合面切向接触阻尼基础数据的神经网络结构化建模方法 ,并进行了实例建模。结果表明 ,该方法实用、有效 ,建模精度和建模效率较高 ,而且集传统建模与建库思想于一体 。

基于传递函数的机械结合面参数模糊辨识

为了较为准确地识别出结合面等效参数,提出利用传递函数和模糊优化识别机械结构结合面参数的新方法,给出了理论公式和算例分析 该方法克服了传统方法的一些缺点,在传递函数最大随机误差为5%的条件下,辨识误差不大于5.2%,与传统的最小二乘法相比。

包含几何误差的机械结合面法向刚度研究

对包含几何误差的机械结合面进行离散化,离散后的微表面的基准平面高度满足结合面几何误差分布。每个微表面内,微凸体的高度只受粗糙度的影响。基于接触理论建立了微表面的法向刚度模型,通过对微表面模型集成获得了结合面的法向刚度模型。通过对所建模型的数值仿真,揭示了结合面法向刚度与间隙的非线性关系,几何误差的幅值和波长对法向刚度的影响以及非线性刚度对结合面振动特性的影响。计算结果表明:法向刚度随着间隙的减少而迅速增加,几何误差会导致结合面宏观上的局部接触和应力集中;在相同干涉量下,法向刚度随着几何误差幅值的增加而增加,但与结合面的波长没有关系;非线性刚度会导致结合面固有频率的下降和振动位移的不对称。

机械结合面静动态特性研究回顾及展望

介绍了结合面的基本概念 ,全面回顾分析并总结了结合面静动态特性研究的历史及现状 ,指出了存在的问题 ,并对今后的研究工作进行了展望。

一种机械结合面贴合率检测技术研究

提出一种无需涂抹红丹粉的机械结合面贴合率检测方法。将机械结合面的接触简化成粗糙的差表面与理想刚性平面的接触。通过建立接触变形模型,运用弹性接触理论,推导出接触变形量的计算公式,进而计算出结合面的贴合率。检测结果证明:该检测方法能够真实反映出试验模型机械结合面贴合区域分布情况,为分析试验模型密封性能提供依据。

机械结合面接触特性参数的理论与实验研究综述

机械零部件之间的接触性能对装备的静动态、振动、运动响应等性能有着重要影响.通过对该领域相关文献的分析和归纳,总结出机械结合面特性参数的理论计算和实验方法的基本框架以及这些理论方法之间的相联系,为机械动力学的建模和计算提供系统的研究思路.

考虑表面张力的机械结合面特性建模研究

表面张力是物质表面层分子间存在的力,它对机械结合面的接触特性有着重要的影响。为此,采用Nayak随机过程模型表征各向同性表面上微凸体的高度与曲率分布,建立考虑表面张力的单个微凸体接触模型,通过高斯-切比雪夫求积公式求解验证了模型的正确性;基于统计学理论将单个微凸体的计算模型扩展到整个粗糙表面上,建立了新的结合面接触模型,揭示了表面张力对结合面接触载荷、真实接触面积以及接触刚度的影响规律。结果表明:当两表面间平均距离相同时,与传统不考虑表面张力的模型相比,新模型具有较大的接触载荷和接触刚度,较小的真实接触面积;当接触载荷增大时,真实接触面积增大的速率随着表面张力的增大而减小;接触刚度随着接触载荷或真实接触面积的增大而增大,且表面张力越大,递增速率越快。

机械结合面接触刚度超声波检测方法研究

针对检查机械产品结合部接触刚度特性的需要,进行超声波测量结合面接触刚度与超声波检测频率相关性的研究,基于简单弹簧模型设计一种用超声波测量两钢块结合部接触刚度的实验方案。实验结果表明:超声波反射系数随超声波频率增大而增大;作用于结合面的压力较小时,超声波测量接触刚度随频率没有明显变化;作用于结合面的压力较大时,超声波测量接触刚度随频率有一定波动。在结合面上加入润滑油,模拟工程实践中结合面状态,实验结果表明:因结合面上油膜的存在,在同样大小压力作用下超声波测量的接触刚度相对无油膜时增大。通过以上分析可知简单弹簧模型是有效的,机械结合面处的相互作用可用一个刚度可变的弹簧等效。

机械结合面接触模型有限元分析

借助LI-3型表面形貌测量仪对磨削加工的铸铁试件进行了三维形貌测量,基于实测表面数据逆向建模得到三维有限元模型,并导入ANSYS软件中建立该粗糙表面的接触模型。通过对不同采样长度下的机械结合面接触模型进行有限元仿真分析,研究了其接触面积、最大变形量和接触压力随载荷的变化关系。结果表明,采样长度越小,越能体现表面形貌精细结构,微凸体分布更加均匀。相同粗糙度、不同采样长度下表面接触特性的探索对于从微观方向解释宏观现象,揭示结合面作用机理的本质,具有良好的参考价值。

基于接触分形理论的机械结合面法向接触刚度模型

为能够从理论上建立起具有尺度独立性的机械结合面法向接触刚度的理论模型 ,从而解决以往研究工作存在的缺陷与不足 ,在一定的假设下 ,基于球体与平面的赫兹接触理论和接触分形理论 ,首次从理论上给出了具有尺度独立性的机械结合面法向接触刚度分形模型 ,并取得了与实验一致的数字仿真研究结果。

基于BP-Network的机械结合面法向动刚度模拟方法的研究

分析了影响机械结合面法向动刚度的因素 ,讨论了其特性的定量描述并提出了虚拟特性定量描述法 应用BP(BackPropagation)神经网络给出了建立机械结合面与其基本影响因素间非线性关系的方法 。

界面因素对机械结合面超声传播的影响

利用超声脉冲回波法可以测量机械结合面间的压力分布,但是其测量精度受界面接触条件的影响,如压力加载历史、表面粗糙度、接触介质等。根据超声在接触界面的传播机制,分析得到接触界面回波能量系数与界面接触压力之间的关系模型;搭建室内超声检测系统,加工不同粗糙度的接触表面,准备不同的润滑介质,对不同接触条件的试件进行压力加载试验,得到结合面回波能量系数随压力变化的曲线。结果表明:首次加载过程所得曲线明显区别于后几次加载,随循环次数的增加,所得曲线逐渐趋于重合;相同接触压力下,接触表面粗糙度越大,回波能量系数越大;相同接触压力下,接触介质的物质属性不同以及与不同粗糙度的表面相互作用时,回波能量系数有所不同。研究表明,载荷加载历史、接触表面形貌及接触介质都是影响超声在接触界面传播的主要因素,研究结果对结合面接触应力分布的准确测量具有参考价值。

空间光学相机结构中的机械结合面模型分析

机械结合面是影响结构动力学特性的重要因素,但在空间相机结构设计和分析中却很少应用。着重研究了两种螺栓结合面模型的动力学特性。首先,基于弹簧一阻尼单元模型和虚拟材料模型理论,建立了试验件的两种模型,并确定模型的参数。弹簧阻尼单元参数采用理论和实验结合的方法确定,虚拟材料模型的参数根据模型理论公式确定。然后,通过有限元计算,对比分析了两种模型在有限元情况下的试验件模态。最后比较了两种模型动力学特性的优缺点。结果表明,弹簧阻尼单元模型的振型与实际模态情况较吻合,虚拟材料模型的低阶固有频率值与实际模态情况较吻合。结果为结合面动力学模型在空间相机结构分析中的应用提供了依据。

全息摄影在机械结合面特性研究中的应用

本文介绍应用激光全息摄影研究机械结构结合面的接触情况及静动刚度的方法。文中述及的一些方法也可供其它小位移测量时参考。

机械结合面接触刚度建模新方法

建立精确、有效的结合面接触刚度模型是进一步开展机床整机动力学建模与分析的基础。提出了一种新的弹性接触刚度模型,该模型考虑基体变形的同时,对GREENWOOD和WILLIAMSON提出的粗糙表面微观接触模型(GW模型)进行了修正。为分析基体对接触变形的影响,首先建立含有基体的单个微凸体接触模型,并基于HERTZ接触理论,获得结合面的接触参数;然后,通过引入三角分布函数和解决GW模型在模拟微观接触行为中存在的问题,建立了新的弹性接触刚度模型,并揭示了分布函数、基体变形以及表面粗糙度对结合面接触特性的影响规律。研究表明:三角分布函数能有效地表征表面微凸体高度分布;基体变形的影响是由基体和微凸体相互作用引起,随着法向载荷的增大而明显;表面粗糙度是影响接触刚度的主要因素,相同载荷下,表面粗糙度越大,接触变形越大,接触刚度越小。

机械结合面微观接触模型及接触特性研究

通过原子力显微镜(AFM)实测得到机械结合面的真实三维微观表面形貌,同时基于分形理论模拟仿真得到了机械结合面三维微观表面形貌,分析结果表明,分形模拟表面形貌能较好地模拟机械结合面的真实微观表面形貌。进一步分别以实测的结合面表面形貌和基于分形理论模拟的表面微观形貌建立结合面的三维表面微观接触模型,运用有限元法进行接触仿真分析,研究真实微观表面之间的微观弹性及弹塑性接触特性,通过仿真分析得到Z向位移、接触面积和接触压力与接触载荷间的关系曲线。结果表明,基于分形理论建立的机械结合面分形模拟微观接触模型可以替代实测真实微观接触模型进行仿真分析。本研究能为深入开展结合面微观作用机理的研究提供理论依据。