改进的连续尺度分形-离散Iwan黏滑接触力学建模

零件配合面接触状态是影响高精密产品装配精度的关键因素,而分形-Iwan耦合模型是描述典型配合面黏滑接触的一套行之有效的方法.但现有基于MB的分形-Iwan耦合模型认为所有微凸体发生完全变形,且全局共用一个常量弹塑性临界面积,导致模型对小触点的法向力计算存在偏差.为此,建立了改进的分形-离散Iwan黏滑接触力学模型,提出了一种连续尺度的分形表面凸体分布函数,得到了具有尺度依赖关系的临界面积表达式.基于上述改进的耦合模型,探究了切向载荷作用下的粗糙接触界面滞回特性,获得了接触面几何形貌、接触压力对界面切向力的影响规律.将得到的滞回曲线与文献实验结果进行对比,验证了所提出的改进分形-离散Iwan耦合模型的准确性.

基于Iwan模型的螺栓连接结合面非线性等效模型

螺栓连接结构在机械装备中应用广泛,但进行螺栓连接结合面动力学建模时,大量的结合面接触单元会导致计算效率低等问题,因此建立其简化等效模型具有重要意义。针对螺栓连接结合面恢复力及位移的滞回特性,基于修正的离散Iwan模型,对滞回曲线离散化得到Iwan模型参数,在ANSYS中用COMBIN40、COMBIN14、MASS21单元建立其等效模型。验证等效模型在不同载荷下静力滞回特性,滞回曲线面积误差小于10%,相关性误差小于1%;对动态特性进行验证,冲击和简谐激励下的响应和接触模型吻合较好。研究结果表明,所建等效模型单元数量大幅减少,计算效率提高,可以用于复杂装配体的接触简化并计算动态响应。