考虑表面张力的机械结合面特性建模研究

发布时间：2021-06-06 15:02

　　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。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(17)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

等效粗糙表面接触示意图

从图2可知,笛卡尔坐标系(O-xyz)的坐标原点O建立在刚性球形微凸体与弹性半空间最初的接触点处。在法向载荷F的作用下,刚性微凸体与弹性半空间产生接触,并形成了接触半径为a的圆形接触区域,弹性半空间的压入深度为ω。根据图2的几何关系,可得接触区域内弹性半空间表面的法向位移为

步骤3:使用高斯-切比雪夫求积公式将式(18)及其约束方程式(13)化简成积分区间为[-1, 1]的高斯切比雪夫型求积方程,然后将a0代入方程中,并使用MATLAB进行数值迭代求解。步骤4:通过“步骤3”的求解即可获得接触区域的压力分布p(t),并判断接触边缘处的压力是否为有限的正值,同时需要保证接触区域内的压力p(t)是光滑连续变化的,否则继续执行“步骤2”与“步骤3”,直至获得合理的压力分布为止。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粗糙表面分形表征新方法的结合面法向接触刚度模型[J]. 孙见君,张凌峰,於秋萍,嵇正波,马晨波.  振动与冲击. 2019(07)
[2]修正G-W模型研究结合面微观接触特性[J]. 李玲,李治强,蔡安江,阮晓光.  振动与冲击. 2017(21)
[3]临界接触参数连续的粗糙表面法向接触刚度弹塑性分形模型[J]. 王南山,张学良,兰国生,温淑花,陈永会,刘丽琴,牛作证.  振动与冲击. 2014(09)



本文编号：3214616