基于分形理论的结合面接触特性分析
发布时间：2020-07-25 10:04
【摘要】：随着机床研发的微型化和高精度化需求,机床导轨结合面的接触行为对机床整机有着越来越重要的影响。传统力学是在大尺度下来进行结合面接触行为的分析研究的,忽略了许多小尺度下的参数信息。在微观状态下,工程实际接触表面其实是许多微凸体之间的相互接触。这种接触行为也是现代摩擦学的重点研究问题。目前针对表面接触问题的分析都是基于统计学方法或者实测数据来进行的,前者不具备工程实际中的时变行,而后者的工作量太大。本文首先对粗糙表面的表征方法做了介绍分析,对比研究后采用了基于分形理论的数值模拟方法和基于实测表面形貌数据逆向建模方法来表征粗糙表面形貌。本文借助LI-3型表面形貌测量仪对不同粗糙度(Ra=3.2、Ra=1.6、Ra=0.8)的铸件加工的实验试件进行了三维形貌测量,得出了形貌数据。对所得数据进行相关位置的截取,得到该位置的二维轮廓曲线。运用结构函数法分析了截取的数据,验证了工程实际表面具备分形特征并得出了相关分形参数。根据计算所得的分形参数,结合W-M函数,运用Matlab软件建立了对应的分形模拟表面模型。对实测和分形模拟的两种表面形貌模型的形貌数据做了相应格式转化,导入Solidworks软件建立对应的表面实体模型,继而借助ANSYS有限元分析软件建立有限元接触模型,不同粗糙度情况下分别对两种模型的接触状态仿真分析。对比仿真结果,寻找两种类型模型之间的参数变化规律,得出一定条件下分形模拟表面能够代替工程实际表面进行“事前”分析。本文还对相同粗糙度情况下不同采样长度所得的实测粗糙表面形貌模型分别做了接触分析,总结了5种不同采样长度所对应实测表面形貌模型的接触面积、最大变形量与载荷的曲线关系图。对后续研究建立一个只关系于一定参数的统一多尺度模型,是有良好的验证和参考价值的。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG502;O189
【图文】：
图１．２真实的粗氃表面间接触逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｒｅａｌ邋Ｃｏｎｔａｃｔ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｒｏｕｇｈ邋ｓｕｒｆａｃｅｓ逡逑表面接触的研究，实际上就是运用日益发达的计算机技术对两为进行模巧，通过相应的软件来分析其接触过程中各种变化机面微凸体之间的接触，首先要解决的就是如何表征研究对象的前发达的数字化技术，用兰维表面形貌数字化技术研究表面微变形过程己经成为可能，但是目前对于真实接触表面的表征仍空间Ｗ。前受到硬件条件的限制，多是采用数学的方法来描形貌，从某种程度上来说，并不能真实地反应粗精表面的接触过面形貌测量仪器得到了广泛的运用，计算机的运算能力也在不相关分析软件的高速发展，使得人们完全有可能对接触表面进化处理，为基于Ｈ维真实粗髓表面的形貌数据、从微观角度研性接触问题提供了良好的契机。逡逑
逑姦逡逑图１．１放大尺度后的工程表面逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ａｆｔｅｒ邋ｓｃａｌｅ邋ｅｎｌａｒｇｅｄ逡逑Ｍ５－００＜ＵＵ逡逑Ｖ＿逡逑图１．２真实的粗氃表面间接触逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｒｅａｌ邋Ｃｏｎｔａｃｔ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｒｏｕｇｈ邋ｓｕｒｆａｃｅｓ逡逑对于粗氃表面接触的研究，实际上就是运用日益发达的计算机技术对两粗糖逡逑表面的接触行为进行模巧，通过相应的软件来分析其接触过程中各种变化机理。逡逑要模拟粗蜡表面微凸体之间的接触，首先要解决的就是如何表征研究对象的Ｈ维逡逑形貌。基于目前发达的数字化技术，用兰维表面形貌数字化技术研究表面微观弹逡逑塑性及接触变形过程己经成为可能，但是目前对于真实接触表面的表征仍然拥逡逑有很大的研究空间Ｗ。前受到硬件条件的限制，多是采用数学的方法来描述粗逡逑猎表面的Ｈ维形貌，从某种程度上来说，并不能真实地反应粗精表面的接触过程。逡逑现在
轮廓仪Ｐ２３，大致原理为通过传感器感应触针的上下波动，并将其转化为电信号，逡逑经相匹配的计算机处理，输出数据文件。ＬＩ－３型表面形貌测量仪（全称ＬＩ－３型激逡逑光干涉金刚石触针式表面形貌测量仪，其整体及主要工作部分如图３．＾图３．３所逡逑示）就运用了上述基本原理。逡逑媝＇：\觯幻灌竳柎罀陭撳义弦眩唬ⅲ酰亍鲂义贤迹常卞澹蹋桑承捅砻嫘蚊膊饬恳清义希疲椋纾常卞澹疲幔悖椋幔戾澹欤海铮穑铮纾颍幔穑瑁澹恚澹幔螅酰颍澹恚澹睿翦澹椋睿螅簦颍酰恚澹睿翦澹铮驽澹眨冲义希玻峰义
本文编号：2769683
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG502;O189
【图文】：
图１．２真实的粗氃表面间接触逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｒｅａｌ邋Ｃｏｎｔａｃｔ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｒｏｕｇｈ邋ｓｕｒｆａｃｅｓ逡逑表面接触的研究，实际上就是运用日益发达的计算机技术对两为进行模巧，通过相应的软件来分析其接触过程中各种变化机面微凸体之间的接触，首先要解决的就是如何表征研究对象的前发达的数字化技术，用兰维表面形貌数字化技术研究表面微变形过程己经成为可能，但是目前对于真实接触表面的表征仍空间Ｗ。前受到硬件条件的限制，多是采用数学的方法来描形貌，从某种程度上来说，并不能真实地反应粗精表面的接触过面形貌测量仪器得到了广泛的运用，计算机的运算能力也在不相关分析软件的高速发展，使得人们完全有可能对接触表面进化处理，为基于Ｈ维真实粗髓表面的形貌数据、从微观角度研性接触问题提供了良好的契机。逡逑
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轮廓仪Ｐ２３，大致原理为通过传感器感应触针的上下波动，并将其转化为电信号，逡逑经相匹配的计算机处理，输出数据文件。ＬＩ－３型表面形貌测量仪（全称ＬＩ－３型激逡逑光干涉金刚石触针式表面形貌测量仪，其整体及主要工作部分如图３．＾图３．３所逡逑示）就运用了上述基本原理。逡逑媝＇：\觯幻灌竳柎罀陭撳义弦眩唬ⅲ酰亍鲂义贤迹常卞澹蹋桑承捅砻嫘蚊膊饬恳清义希疲椋纾常卞澹疲幔悖椋幔戾澹欤海铮穑铮纾颍幔穑瑁澹恚澹幔螅酰颍澹恚澹睿翦澹椋睿螅簦颍酰恚澹睿翦澹铮驽澹眨冲义希玻峰义
本文编号：2769683
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