用轮廓离散法研究粗糙表面间的接触导热

通过ＳＴＡＲ－１型表面轮廓仪对粗糙表面实际形貌的测定,分析得到了实际表面微凸体的高度分布和曲率分布,发现微凸体的高度分布并非高斯,而曲率分布则呈随机状态,运用轮廓离散的广泛和显微硬度的概念,得到了各高度下微凸体的数量和实际形变,建立了粗糙表面接触热导的离散化模型,该模型消降了常规模型中有关微凸体高度分布和形变类型的人为假设。模型与实验数据吻合程度良好,其预测精度比Ｇ－Ｗ模型和Ｙ模型高。     

基于分形的三维粗糙表面弹塑性接触力学模型与试验验证

基于分形几何理论,利用双变量的Weierstrass-Mandelbrot函数模拟三维分形粗糙表面,建立了三维分形粗糙表面弹塑性接触模型。推导出各等级微凸体发生弹性、弹塑性以及完全塑性变形的存在条件。确定了粗糙表面上各等级微凸体的面积分布密度函数,获得了总接触载荷和真实接触面积之间的关系式。计算结果表明：单个微凸体的临界接触面积与其尺寸相关,随着微凸体等级的增大,微凸体的高度和峰顶曲率半径减小。微凸体的变形顺序为弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形,与经典的赫兹模型保持一致。粗糙表面的力学性能仅与最小等级及后续的6个等级微凸体相关,其余微凸体基本上对整个粗糙表面的力学性能影响很小。最后对粗糙表面的接触力学性能进行了试验测试,验证了该模型的合理性与正确性。     

车削粗糙表面法向接触刚度仿真研究

为准确获取车削粗糙表面法向接触刚度,运用有限元方法开展接触仿真研究.基于车削运动学原理,实现车削表面微观形貌点云数据的获取.运用逆向建模方法实现特征曲面与三维模型的构建.采用ABAQUS有限元仿真软件对三维模型进行接触分析,得到法向接触刚度有限元仿真结果.为验证该文方法的准确性,引入KE模型的理论解析结果进行对比.对比...     

结合面静态接触参数的统计模型研究

基于对粗糙表面形貌统计分析的基础上,综合考虑微凸体的完全弹性、弹-塑性和完全塑性三种变形机制,建立了结合面的接触面积、接触载荷及接触刚度的统计模型。该模型揭示了结合面接触参数与材料性能参数及粗糙表面形貌参数之间复杂的非线性关系。在不同的微凸体高度随机分布及塑性指数条件下,对接触参数进行预估和对比研究。结果表明,修正的指数分布对高斯分布有着较好的近似,而简单的指数分布与高斯分布之间的误差较大,且相差1至3个数量级;接触表面间距减小时,接触参数值均呈现增大的趋势;塑性指数增大时,接触载荷和接触刚度都随之增大,而接触面积的变化较小。     

结合面切向接触刚度的概率统计模型

该文考虑结合面上微凸体接触为椭圆形接触, 运用弹性力学空间半无限体受载荷变形理论, 并根据椭圆形接触面上压力分布的Hertz理论, 推导出椭圆形接触面的长、短半轴计算式和单个微凸体接触时的切向接触刚度表达式. 建立了结合面上微凸体椭圆形接触面的长、短半轴呈二维正态分布、高度呈正态分布情况下的宏观切向接触刚度模型, 得到了相应的宏观切向接触刚度表达式. 通过数值计算给出了切向接触刚度随结合面的法向载荷、切向载荷、椭圆微凸体的离心率、微凸体分布的相关系数、微凸体测量高度和微凸体分布的标准方差等各影响因素的变化情况, 增大法向载荷可以提高结合面的切向接触刚度, 而切向载荷的增大会导致切向接触刚度的 减小.     

基于分形理论的两粗糙表面接触的黏滑摩擦模型EI北大核心CSCD

两粗糙表面的接触本质上是大量微凸体的接触,具有复杂的力学行为,连接界面的力学建模是重要的科学问题。从微观角度出发,对单个微凸体进行接触分析,并考虑了微凸体相互作用造成的基底面的下降,根据分形理论积分,建立了整个接触面的法向接触模型。利用该模型,可确定在给定法向预紧载荷下微接触截面积的概率密度函数;根据Mindlin模型、Masing准则和分形理论,建立了两粗糙表面接触的切向载荷与切向位移的关系,并研究了不同参数对系统能量耗散的影响。数值仿真结果表明,能量耗散随分形维数D增大而增大,随分形粗糙度参数G及法向预紧力增大而降低。     

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

基于MB接触分形理论及其修正模型,在弹性和塑性接触变形机制基础上,考虑弹塑性过渡变形机制,建立了临界接触参数连续条件下的计及微接触面积分布域扩展因子影响的粗糙表面法向接触刚度弹塑性分形模型;数值仿真结果表明:弹塑性过渡变形机制对法向接触刚度影响明显,且考虑弹塑性过渡变形机制下的法向接触刚度大于仅考虑弹性和塑性接触机制下的对应法向接触刚度;无量纲法向接触刚度随着无量纲法向接触载荷的增大而增大且因分形维数取值不同而呈凸弧性的非线性关系(分形维数D=1.1~1.4)或近似线性关系(分形维数D=1.4~1.9),随着分形维数的增大而增大(分形维数D=1.1~1.5)及分形维数的增大而减小(分形维数D=1.5~1.9),随着分形粗糙度的增大而减小,随着塑性指数的增大而增大。     

接触表面摩擦学仿真设计建模研究

利用计算机仿真技术进行摩擦学设计是现代设计方法之一,其中建立合适的关系模型是仿真的重点.本文对接触表面形貌的数学模型和力学模型的建立方法和过程进行了探讨,并在Matlab、有限元分析软件ANSYS中分别实现了表面形貌的模拟仿真和接触应力仿真.分析结果表明,建立正确的仿真模型并辅以参数化设计方法是解决摩擦学仿真问题非常好的实现方法.     

混合润滑结合面法向接触刚度模型研究EI北大核心CSCD

在实际工作中,机械结合面一般加入润滑介质来减少磨损,因此将结合面微凸体等效为圆锥微凸体,并基于分形理论和改进的W-M函数建立混合润滑状态下结合面法向接触刚度三维分形模型。对模型进行模拟仿真,仿真结果表明:结合面无量纲法向接触总刚度随着分形维数的增大呈现出先增大后减小的趋势,且在分形维数为2.6附近时取得最大值;随着分形粗糙度参数的增大而减小;随着润滑介质的声阻抗增大而增大;混合润滑状态下结合面无量纲法向接触总刚度大于无润滑介质结合面无量纲法向接触刚度;最后与其他模型和试验数据进行对比,模型与试验数据更契合,验证了模型的正确性。混合润滑粗糙表面法向接触刚度模型的提出,为结合面的刚度预测和机械设备的性能优化以及结构改进提供良好的依据。     

含润滑介质的正交各向异性结合面接触特性研究

提出了一种含润滑介质的正交各向异性结合面法向接触刚度的分形模型。该模型基于含椭圆修正因子的Hertz接触理论,并根据考虑润滑介质的侧向泄漏的平均雷诺方程,推导出固体接触刚度与流体刚度之间的解析关系。通过分析不同因素对结合面的法向接触刚度的影响,发现当无量纲固体真实接触面积小于0.05时,结合面的法向接触刚度受流体刚度的影响较大。随着润滑介质发生侧向泄漏,固体真实接触面积逐渐增大,固体接触刚度对结合面的法向接触刚度的影响越来越显著。给定不同预紧力,对比试验与有限元仿真获得的前三阶固有频率,其最大相对误差为4.11%,证明本文构建的模型可以准确地预测结合面的接触性能。     

印刷机械传动部件表面接触问题研究

对印刷机械传动部件表面接触问题的研究进展进行了综述,分析了粗糙表面基于统计分析的接触模型、粗糙表面接触分形模型以及使用表面测量仪数字化真实粗糙表面的方法,根据粗糙表面接触模型还分析了接触方程的基本方程、统计方法、逆矩阵法、数学规划法几种求解方法,并提出了未来表面接触问题研究所要解决的问题,为印刷机械传动部件表面接触问题研究提供借鉴.     

修正G-W模型研究结合面微观接触特性EI北大核心CSCD

G-W模型在模拟结合面微观接触时发现,当微凸体接触点数0相似文献   

粗糙表面轮廓的非高斯AR模型双谱估计

介绍了双谱估计的参数模型法，由AR（Auto Regression)模型参数估计粗糙工程表面的非高斯轮廓的双谱，通过对几种典型加工表面，分别采用经典双谱估计和参数模型法双谱估计后认为，即使在测量数据较少的情况下，参数化模型法仍能提供高分辨率的双谱估计精度和有效的相位信息，能较好地反映粗糙表面轮廓高度的偏斜分布程度。     

含硬涂层结构的表面微观接触新模型

为研究含有硬涂层的粗糙表面中微凸体和基体变形对表面微观接触特性的影响规律,利用Hertz接触理论分别求出微凸体和基体的接触刚度,利用不动点迭代法确定微凸体变形量,建立关于微凸体接触变形量的刚度模型,通过并联关系耦合接触刚度,建立新的接触表面微观接触模型。为验证新模型对含有硬涂层的粗糙表面接触特性描述的正确性,建立了不同大小和不同材料的单微凸体有限元模型,通过与Hertz模型、有限元分析结果比较,发现当基体材料和微凸体材料不同时,微凸体/基体系统的应力分布会不均匀,微凸体表面的接触力比材料相同时的接触力小,最大应力比材料相同时的最大应力大;在变形量很小的时候,Hertz模型解和新模型解都很好地与有限元分析结果相吻合,随着变形量的变大,有限元分析解和新模型解开始同时偏离Hertz模型解,但新模型解一直趋近于有限元分析解。     

粗糙界面法向接触振动响应与能量耗散特性研究

粗糙界面的法向接触振动与能量耗散特性对描述界面动力学机理具有重要的理论和实际意义。本文通过建立粗糙界面法向接触振动的动力学模型,提出了其法向接触振动响应特征量和振动能量耗散量的计算方法。基于粗糙表面的三维分形模型描述,构造了粗糙界面的接触力-变形关系式,并与Hertz接触模型的力-变形关系进行了对比分析;建立了粗糙界面接触振动系统的动力学方程,计算了不同表面形貌粗糙界面系统每周期的振动能量耗散率和累计能量耗散率;分析了粗糙界面法向接触振动的响应特征与能量耗散特性,从理论上对界面法向微动能量耗散的实验结果进行了解释,为描述接触界面的动力学机理提供了理论依据。     

微纳米级表面微观几何形貌和粗糙度特性测量方法

概述微纳米级表面微观几何形貌和粗糙度特性的几种测量方法和测量原理,如触针法、光学法、原子力法等,并介绍市场上在用的几类代表性表面形貌商用仪器(如粗糙度仪、轮廓仪、干涉仪、测量显微镜等)的特点、性能指标及应用范围,对微纳米级表面质量测量和评价有参考价值.     

微接触印刷技术在表面图案化中的应用

综述了微接触印刷技术在表面图案化中的应用．包括在金表面、玻璃表面以及聚合物表面制备物理、化学性质不同的图案化徽区，以及这些徽区在生物大分子徽阵列、细胞选择性粘附及功能调节、表面浸润性研究等领域的应用。着重介绍了“经典”徽印刷技术及最新发展状况，特别是在非模型的生物材料表面的应用。对影响徽印刷技术成功的因素也进行了简要分析。     

基于边缘接触时变刚度的轮齿表面剥落动力学模型与响应特征

轮齿表面剥落的动态响应特征是诊断齿轮早期故障的重要信息。但是,由于轮齿表面剥落部位啮合变形的复杂性和响应信号强耦合,导致诊断齿轮早期故障困难。为了解明轮齿表面剥落部位啮合引起的响应特征机理,建立了基于边缘接触时变刚度的轮齿表面剥落动力学模型,提出了轮齿表面剥落缺陷的时变刚度算法,分析了边缘接触对时变刚度激励及齿轮系统动态响应,研究了齿面剥落齿在啮出剥落边界时的边缘接触力突变及齿轮系统动态响应特性,获得了齿面剥落的时域和频域响应信号。同时,开展了齿面剥落缺陷动态响应特征的实验研究,验证了提出的理论模型的正确性。仿真与台架实验结果表明,新的模型能够准确计算齿面剥落对啮合刚度、动态响应特性的影响,可为齿轮系统状态检测提供重要参考价值。     

表面功能特性分形分析

表面分形分析已开展多年,虽然在涉及制造过程控制方面时出现过一些争论,但已获得了许多有意义的结果与此同时,用分形来研究表面功能特性所取得的进展有限,其原因之一是,以前分形的重点在于功率谱,而不是对于空间更为敏感的自相关函数．基于此,笔者首次将分形参数引入到基于自相关系数的表面功能参数．进展有限的另一原因是,与表面功能相关的许多确定性实验没有将分形参数包含在参数集中,这主要是由于过去没有能够给出分形参数的表面光洁度仪器,从而失去了确定分形参数价值的可能性．文中提出了一种新的、简单的测量分形特性的方法,它不仅能够利用现有仪器,而且可以从已进行的测量中根据已有的数据快速评定分形特性．     

粗糙表面可见光散射特性的实验研究

为了获得目标材料表面的散射参数,设计了一种测量粗糙表面散射特性的实验装置,并对几种材料进行了测量.激光器发出的激光经样品反射散射后,被探测器接收,转动转台,完成在入射平面的测量.利用Matlab对实验数据曲线拟合,给出了材料表面散射特性的数学表达式.实验结果表明,散射特性与表面粗糙度和入射角相关.当以中大角度照射时,粗糙表面不再严格遵守朗伯余弦定律,出现非镜向峰值现象,且峰值随着入射角的增大而增大.