【摘要】：在機(jī)械結(jié)構(gòu)中存在著大量的結(jié)合部表面,這使得機(jī)械系統(tǒng)呈現(xiàn)出不連續(xù)的特性,會造成機(jī)械系統(tǒng)的實(shí)際性能與設(shè)計要求出現(xiàn)偏差,甚至影響機(jī)械系統(tǒng)的正常使用,因此研究機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)合面具有非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)受到載荷的作用時,結(jié)合面會在存儲能量的同時又消耗能量,表現(xiàn)為既有剛度又有阻尼,對結(jié)合面整體要從力學(xué)方面進(jìn)行綜合的分析,同時考慮到在結(jié)合面表面存在著大量的微凸體,因此研究單個微凸體的接觸特性是非常必要的,這將是研究結(jié)合面靜動態(tài)特性的基礎(chǔ)。微凸體的變形會經(jīng)歷彈性、彈塑性和塑性階段,此前眾多學(xué)者對于單個微凸體的接觸研究主要是利用數(shù)值擬合和有限元模擬的方法來建立單個微凸體在彈塑性變形階段的力學(xué)模型,此模型中包含彈性和塑性兩種變形機(jī)制,而本文是以結(jié)合面中最為基礎(chǔ)的球形微凸體為研究對象,創(chuàng)新性地從彈性力學(xué)角度將微凸體彈塑性變形階段作理想彈性化處理,建立了微凸體在彈塑性變形過程中的理論彈性模型,并將之與目前被廣泛引用的有限元模型進(jìn)行了對比,深入研究了單個微凸體與剛性平面接觸時在彈塑性變形階段的加載、卸載力學(xué)特性和阻尼機(jī)理,主要工作如下:第一,結(jié)合赫茲接觸理論和接觸壓力的分布規(guī)律,提出了單個微凸體在彈塑性變形階段的理論彈性接觸壓力分布規(guī)律,首次構(gòu)建了單個微凸體與剛性平面接觸時的彈塑性變形階段的理論彈性模型,揭示了微凸體在彈塑性變形階段的理論彈性變形量與接觸載荷、面積的無量綱變化關(guān)系。第二,對微凸體的加載模型進(jìn)行了研究,一方面闡述了KE有限元加載模型的建模過程,并對其結(jié)果進(jìn)行了分析,做了關(guān)于平均接觸壓力的進(jìn)一步推導(dǎo),另一方面,將之與微凸體的理論彈性模型進(jìn)行了對比研究,揭示了微凸體在彈塑性變形階段因不同變形機(jī)制所產(chǎn)生的接觸載荷、接觸面積和變形量的差異化現(xiàn)象的原因,并進(jìn)行了分析。第三,對微凸體的卸載模型進(jìn)行了研究,一方面對Etsion等建立的卸載模型進(jìn)行了闡述,另一方面提出了微凸體在彈塑性變形階段的理論彈性卸載模型,并與Etsion有限元卸載模型進(jìn)行了對比,驗證了理論彈性卸載模型對于解決單個微凸體與剛性平面接觸卸載問題的合理性,并且相比較于有限元擬合結(jié)果,理論彈性卸載模型對單個微凸體在彈塑性階段的卸載情況給出了精確的解析解。第四,闡述了結(jié)合面的阻尼機(jī)理,提出了根據(jù)結(jié)合面表面加卸載情況對阻尼進(jìn)行分類的觀點(diǎn),并利用能量原理建立了單個微凸體與剛性平面相接觸時在彈塑性變形階段的阻尼耗能模型,填補(bǔ)了單個微凸體在靜態(tài)載荷作用下阻尼耗能求解方法的空白,并對不同類型結(jié)合面阻尼的求解方法進(jìn)行了探討。
【圖文】：

圖 2.1 布辛涅斯克解受力示意圖Fig. 2.1 The stress of Boussinesq solution.體的表面 z 0處施加集中力nP 后產(chǎn)生的變形量n 為[66]21-=nnPE r 分別為彈性半空間體材料的彈性模量和泊松比，，r 為表徑。由上式可以看出，變形表面的外形隨著徑向距離的增距離原點(diǎn)很遠(yuǎn)處的表面趨近于變形之前，并在原點(diǎn)處呈示。

圖 2.1 布辛涅斯克解受力示意圖Fig. 2.1 The stress of Boussinesq solution.限體的表面 z 0處施加集中力nP 后產(chǎn)生的變形量n 為[66]21-=nnPE r 和 分別為彈性半空間體材料的彈性模量和泊松比，r 為表面接半徑。由上式可以看出，變形表面的外形隨著徑向距離的增大它在距離原點(diǎn)很遠(yuǎn)處的表面趨近于變形之前，并在原點(diǎn)處呈現(xiàn)2 所示。
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH113

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張學(xué)良;陳永會;溫淑花;蘭國生;丁紅欽;王南山;張宗陽;;考慮彈塑性變形機(jī)制的結(jié)合面法向接觸剛度建模[J];振動工程學(xué)報;2015年01期

2 何聯(lián)格;左正興;向建華;;考慮微凸體彈塑性過渡變形機(jī)制的結(jié)合面法向接觸剛度分形模型[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;2015年01期

3 汪孝林;賀成柱;殊海燕;;數(shù)控機(jī)床結(jié)合面動、靜態(tài)特性實(shí)驗系統(tǒng)的設(shè)計[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2014年05期

4 田紅亮;趙美云;鄭金華;趙春華;趙新澤;方子帆;朱大林;;新的柔性結(jié)合部法向接觸剛度和接觸阻尼方程[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2015年01期

5 姜來;張學(xué)良;陳永會;蘭國生;溫淑花;張穎;楊波;;固定結(jié)合面切向接觸阻尼分形模型[J];太原科技大學(xué)學(xué)報;2014年05期

6 徐超;王東;;一種改進(jìn)的粗糙表面法向彈塑性接觸解析模型[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2014年11期

7 蔡力鋼;郝宇;郭鐵能;劉志峰;張冬梅;;螺栓結(jié)合面法向靜態(tài)剛度特性提取方法研究[J];振動與沖擊;2014年16期

8 丁雪興;嚴(yán)如奇;賈永磊;;基于基底長度的粗糙表面分形接觸模型的構(gòu)建與分析[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2014年04期

9 王南山;張學(xué)良;蘭國生;溫淑花;陳永會;劉麗琴;牛作證;;臨界接觸參數(shù)連續(xù)的粗糙表面法向接觸剛度彈塑性分形模型[J];振動與沖擊;2014年09期

10 牛作證;張學(xué)良;溫淑花;蘭國生;陳永會;殷東華;;結(jié)合面切向接觸剛度三維分形模型[J];太原科技大學(xué)學(xué)報;2013年05期

本文編號：2684687