基于自仿射接触点的结合面法向接触刚度模型Normal Contact Stiffness Model of Joint Surface on Account of Self-affine Contact Spot
姚世生,张学良,温淑花,张伟
摘要(Abstract):
基于分形理论,应用具有自仿射特性的接触点性质,对于传统M-B模型中微凸体的概念进行修正,推算了结合面法向接触刚度的数学表达式,建立了结合面各参数与法向接触刚度之间的关系。利用Matlab软件仿真并分析了结合面法向接触载荷、表面分形参数与法向接触刚度之间所呈现的图形关系。仿真结果表明:当结合面无量纲法向接触载荷F~*增大时,无量纲法向接触刚度呈非线性增长;当结合面分形维数D=1.1~1.9时,无量纲法向接触刚度也呈现出增长趋势;无量纲法向接触刚度会随着分形粗糙度的增大而减小。
关键词(KeyWords): 分形理论;自仿射接触点;法向刚度;结合面
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金(51275328);; 山西省自然科学基金(201901D111248);; 山西省“1331”工程重点学科建设资助项目
作者(Author): 姚世生,张学良,温淑花,张伟
参考文献(References):
- [1] 刘晓明.微凸体弹塑性变形阶段力学建模及阻尼研究[D].太原:太原科技大学,2018.
- [2] MAJUMDAR ABHUSHAN B.Fractal model of elastic-plastic contact between rough surfaces[J].Journal of Tribology,1991,113(1):1-11.
- [3] 张学良,黄玉美,韩颖.基于分形理论的机械结合面法向接触刚度模型[J].中国机械工程,2000,11(7):727-729.
- [4] JIANG S,ZHENG Y,ZHU H.A contact stiffness model of machined joint surfaces[J].ASME Jourmal of Tribology,2010,132(1):17.
- [5] 兰国生,张学良,丁红钦,等.基于分形理论的结合面改进接触模型[J].农业机械学报,2011,2(10):217-223+229.
- [6] 杨红平,傅卫平,王雯,等.基于分形几何与接触力学理论的结合面法向接触刚度计算模型[J].机械工程学报,2013,49(1):102-107.
- [7] 田红亮,钟先友,秦红玲,等.依据各向异性分形几何理论的固定结合部法向接触力学模型[J].机械工程学报,2013,49(21):108-122.
- [8] 李小彭,王雪,运海萌,等.考虑弹塑性变形的结合面静摩擦系数分形模型[J].东北大学学报:自然科学版,2016,37(5):673-677.
- [9] 王润琼,朱立达,朱春霞.基于域扩展因子和微凸体相互作用的结合面接触刚度模型研究[J].机械工程学报,2018,54(19):88-95.
- [10] 李玲,云强强,李治强.考虑基体变形的混合润滑结合面接触特性[J].振动、测试与诊断,2019,39(5):953-959.
- [11] 周安安,陈天宁,王小鹏,等.自仿射接触点及其在分形接触理论中的应用[J].西安交通大学学报,2015,49(6):8-15.
- [12] MAJUMDAR A,TIEN C L.Fractal characterization and simulation of rough surfaces[J].Elsevier,1990,136(2)313-327.
- [13] 田红亮,钟先友,赵春华,等.计及弹塑性及硬度随表面深度变化的结合部单次加载模型[J].机械工程学报,2015,51(5):90-104.
- [14] 张学良,陈永会,温淑花,等.考虑弹塑性变形机制的结合面法向接触刚度建模[J].振动工程学报,2015,28(1):91-99.