机械结合面法向接触刚度和阻尼的理论模型
本文选题:结合面 + 微凸体 ; 参考:《机械工程学报》2017年09期
【摘要】:基于统计接触理论和等效粗糙接触表面假设,考虑微凸体在加卸载及动态载荷下的变形特征,建立了结合面法向静、动态接触模型,获得了单位面积法向静、动态接触刚度与接触阻尼(基础特性参数)。基于Kadin和Etsion的粗糙表面弹塑性卸载接触模型,通过引入微凸体卸载过程中残余变形与最大变形量及最大接触载荷之间的函数关系,建立静态加卸载接触模型。针对结合面间简谐动态相对位移,利用泰勒公式对静态接触载荷和接触刚度进行展开,得出了动态接触载荷、接触刚度的增量以及动态接触载荷下的能量损耗,建立了法向动态接触刚度和接触阻尼的计算模型。分析了结合面面压、动态位移幅值及振动频率对动态接触刚度和接触阻尼的影响规律,研究表明:法向动态接触刚度相对静态接触刚度有微小偏移增量,动态接触刚度增量和接触阻尼随法向面压及动态位移幅值的增大而非线性增大,动态接触刚度增量随振动频率增加呈非线性增大,而接触阻尼则随振动频率增加呈非线性减小。通过理论计算与试验结果的对比分析,证明了本文建立的结合面法向静、动态接触刚度及接触阻尼理论模型的正确性。
[Abstract]:Based on the statistical contact theory and the equivalent rough contact surface hypothesis, considering the deformation characteristics of the micro-convex body under loading and unloading and dynamic loading, the normal static and dynamic contact models of the interface are established, and the normal static of the unit area is obtained. Dynamic contact stiffness and contact damping. Based on Kadin and Etsion's elastic-plastic unloading contact model of rough surface, the static loading and unloading contact model is established by introducing the functional relationship between residual deformation, maximum deformation and maximum contact load during the unloading of microconvex body. The static contact load and contact stiffness are expanded by Taylor's formula, and the dynamic contact load, the increment of contact stiffness and the energy loss under dynamic contact load are obtained. The calculation model of normal dynamic contact stiffness and contact damping is established. The effects of surface pressure, dynamic displacement amplitude and vibration frequency on the dynamic contact stiffness and contact damping are analyzed. The results show that the normal dynamic contact stiffness increases slightly from the static contact stiffness. The increment of dynamic contact stiffness and contact damping increase with the increase of normal plane pressure and amplitude of dynamic displacement, and the increment of dynamic contact stiffness increases nonlinear with the increase of vibration frequency, while the contact damping decreases with the increase of vibration frequency. The theoretical model of normal static and dynamic contact stiffness and contact damping is proved to be correct by comparing the theoretical calculation with the experimental results.
【作者单位】: 西安理工大学机械与精密仪器工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(51275407,51475363) 陕西省自然科学基础研究计划(2015JM5246)资助项目
【分类号】:TH11
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,本文编号:2021621
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