發(fā)布時間：2021-08-20 16:59

  在機械的設計、制造過程中,人們必須考慮機械零部件之間的接觸情況。在一些航空航天、國防科技等領域,高強度、高精度的設計要求下,接觸零件不能發(fā)生塑性變形。如果零件發(fā)生塑性變形,將會嚴重影響機械的正常運作及性能,甚至可能導致裂紋的產(chǎn)生。因此,本文針對接觸問題中常見的幾種典型接觸模型和數(shù)值解法,結(jié)合表面涂層技術(shù)進行相關(guān)研究。本文研究內(nèi)容主要分為四個部分。第一部分,本文研究了彈性半空間格林算法。在這個部分,本文先介紹了接觸模型的基本方程及其數(shù)值離散化過程,并給出了一種基于共軛梯度法的迭代算法求解接觸區(qū)域范圍和表面接觸壓力。最后,本文整理列出了彈性半空間接觸問題中常用的基本單元解的全解,并以一維Flamant解為例詳細介紹了離散傅立葉變換算法在彈性半空間接觸問題中的應用。第二部分,本文研究了雙層彈性模型的傅立葉變換算法。在這個部分,本文先利用Papkovich-Neuber勢函數(shù)求解出頻域響應函數(shù),然后利用轉(zhuǎn)換算法將頻域響應函數(shù)轉(zhuǎn)換成影響系數(shù)矩陣。最后,本文以半空間Hertz受力情況為特例,對比了彈性半空間格林算法、傅立葉變換算法和解析解算法三種方法所求的Von Mises應力云圖,確定了三種算法和頻域響應函數(shù)表達式的正確性。第三部分,本文首先利用Hankle變化特性推導了在軸對稱受力情況下,雙層彈性模型的應力和位移的圓形基本單元解,然后提出一種新的網(wǎng)格劃分方法——將接觸模型劃分為環(huán)形網(wǎng)格,并利用mW變換外插法求解出應力場和位移場的數(shù)值解。針對壓入深度加載法和壓力加載法兩種不同的加載方式,本文也給出了對應的迭代算法,并附上詳細的流程圖。最后,本文利用經(jīng)典解析解驗證了所提的圓形基本單元解表達式的正確性,并分別討論了涂層厚度與硬度對表面壓力分布、壓入深度等參數(shù)的影響,得到了一些重要結(jié)論,有利于設計人員在機械設計、制造過程中查閱運用。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH123

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本文編號：1142839