表面張力是物質(zhì)表面層分子間存在的力,它對機(jī)械結(jié)合面的接觸特性有著重要的影響。為此,采用Nayak隨機(jī)過程模型表征各向同性表面上微凸體的高度與曲率分布,建立考慮表面張力的單個(gè)微凸體接觸模型,通過高斯-切比雪夫求積公式求解驗(yàn)證了模型的正確性;基于統(tǒng)計(jì)學(xué)理論將單個(gè)微凸體的計(jì)算模型擴(kuò)展到整個(gè)粗糙表面上,建立了新的結(jié)合面接觸模型,揭示了表面張力對結(jié)合面接觸載荷、真實(shí)接觸面積以及接觸剛度的影響規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)兩表面間平均距離相同時(shí),與傳統(tǒng)不考慮表面張力的模型相比,新模型具有較大的接觸載荷和接觸剛度,較小的真實(shí)接觸面積;當(dāng)接觸載荷增大時(shí),真實(shí)接觸面積增大的速率隨著表面張力的增大而減小;接觸剛度隨著接觸載荷或真實(shí)接觸面積的增大而增大,且表面張力越大,遞增速率越快。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(17)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

等效粗糙表面接觸示意圖

從圖2可知,笛卡爾坐標(biāo)系(O-xyz)的坐標(biāo)原點(diǎn)O建立在剛性球形微凸體與彈性半空間最初的接觸點(diǎn)處。在法向載荷F的作用下,剛性微凸體與彈性半空間產(chǎn)生接觸,并形成了接觸半徑為a的圓形接觸區(qū)域,彈性半空間的壓入深度為ω。根據(jù)圖2的幾何關(guān)系,可得接觸區(qū)域內(nèi)彈性半空間表面的法向位移為

步驟3:使用高斯-切比雪夫求積公式將式(18)及其約束方程式(13)化簡成積分區(qū)間為[-1, 1]的高斯切比雪夫型求積方程,然后將a0代入方程中,并使用MATLAB進(jìn)行數(shù)值迭代求解。步驟4:通過“步驟3”的求解即可獲得接觸區(qū)域的壓力分布p(t),并判斷接觸邊緣處的壓力是否為有限的正值,同時(shí)需要保證接觸區(qū)域內(nèi)的壓力p(t)是光滑連續(xù)變化的,否則繼續(xù)執(zhí)行“步驟2”與“步驟3”,直至獲得合理的壓力分布為止。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于粗糙表面分形表征新方法的結(jié)合面法向接觸剛度模型[J]. 孫見君,張凌峰,於秋萍,嵇正波,馬晨波.  振動與沖擊. 2019(07)
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本文編號：3214616