固定曲面结合面的分形接触模型与动力学研究

发布时间：2017-11-25 21:28

本文关键词：固定曲面结合面的分形接触模型与动力学研究

【摘要】：在机械结构中,起固定联接和支承作用的固定曲面结合面(如轴承结合面、螺栓结合面、圆柱销结合面和铆钉结合面等)是机械结构中最为普遍的一种结合面,结合面间出现的微观或宏观的振动位移激发结合面的振动-摩擦现象,结合面既存储能量又消耗能量,表现出既有弹性又有阻尼的本质特性,导致系统表现出复杂的动态特性。本课题以机械固定曲面结合面为研究对象,建立微观的“固-隙-固”接触模型,基于分形接触理论研究粗糙表面的变形过程,建立结合面的法向和切向的接触刚度的分形模型,并研究刚度的影响因素,为理论研究提供依据。该研究具有重要科学意义,也有助于寻找改善结合面接触刚度等动态特性的有效途径,为表面处理、材料选择和误差补偿提供技术支持,最终改善复杂机械系统的动态特性和结构性能,具有广阔的应用前景。本课题的主要研究内容有： (1)考虑结合面宏观形状和结合面摩擦因素影响,将结合面微凸体的变形过程分为塑性、弹性和弹塑性变形,分别研究其分形接触模型。 (2)利用修正M-B接触模型推导了的结合面法向和切向接触刚度的分形模型。通过数值仿真,研究了分形参数、结合面摩擦因素、接触载荷等对法向刚度和切向刚度的影响。 (3)以典型的圆柱形结合部为研究对象,理论计算出粗糙曲面在三种模型下的法向和切向接触刚度。利用有限元分析软件ANSYS建立其三维实体模型,采用弹簧单元表征圆柱形结合面；通过模态分析得到三组不同结合面刚度数值下结合部的固有频率及振型等动态特性。另外,对光轴支架结合部进行接触分析,研究结合部的应力分布和结合面的压力分布,通过提取结合面上节点的载荷和变形,得到结合面的刚度值。 (4)对轴支架配合结合部进行模态试验,获得结合部前4阶模态参数,并验证论文提出的结合面接触刚度分形模型的合理性、准确性。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH113

【参考文献】

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