微間隙共形圓柱接觸力模型的適用性分析
發(fā)布時(shí)間：2021-03-25 07:15
針對(duì)目前間隙鉸接副接觸力模型無(wú)法有效表述不同材料耗散阻尼效應(yīng),以及不適用于微間隙共形接觸的問(wèn)題,分析各種接觸力模型中彈性接觸力和耗散阻尼力計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn),提出一種普適性的圓柱內(nèi)接觸力分析模型。該模型將接觸力描述為接觸深度的顯式函數(shù),并將其適用范圍有效地?cái)U(kuò)展至微間隙和低恢復(fù)系數(shù)工況。采用含間隙鉸接副的曲柄-滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,對(duì)所提出接觸力進(jìn)行驗(yàn)證,計(jì)算結(jié)果表明:所提出的普適性接觸力模型體現(xiàn)了微間隙時(shí)更高的接觸剛度和低恢復(fù)系數(shù)時(shí)顯著的阻尼效應(yīng),從而可為不同材料和間隙尺寸的間隙鉸接副力學(xué)分析提供更為完備的計(jì)算模型。
【文章來(lái)源】：潤(rùn)滑與密封. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)
【部分圖文】：
圓柱鉸接副幾何結(jié)構(gòu)
在間隙為0.005～1 mm范圍內(nèi),針對(duì)不同接觸侵入深度的情況,利用表1中第5—8號(hào)模型的接觸力表達(dá)式進(jìn)行量化分析。圖2所示為接觸侵入深度低于0.01 mm時(shí),不同間隙時(shí)接觸力與接觸侵入深度的關(guān)系�？梢�(jiàn),在ΔR≤0.01 mm時(shí),Pereira模型的結(jié)果遠(yuǎn)高于其他3個(gè),Persson模型和Liu模型的結(jié)果基本一致;當(dāng)ΔR≥0.05 mm,Persson模型和Liu模型的結(jié)果差異趨于明顯,而且隨著ΔR的增大,這種差異也增大,且 Liu模型的結(jié)果始終小于Persson模型的結(jié)果。LIU等[10]將有限元計(jì)算結(jié)果和Persson模型的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,認(rèn)為Persson模型僅適用于間隙很小而接觸半角很大的情況;當(dāng)ΔR≥0.02 mm時(shí),其最大接觸半角小于48°,Persson模型的誤差已經(jīng)很大。當(dāng)ΔR≥0.02 mm,Persson模型的結(jié)果大于Liu模型、Bai模型和Pereira模型的結(jié)果�？梢�(jiàn),Persson模型接觸力被高估,而Liu模型、Bai模型則存在接觸力被低估,即接觸剛度偏低的問(wèn)題。
圖3所示為較高的接觸壓縮量,即載荷較大情況下不同間隙時(shí)接觸力與接觸侵入深度的關(guān)系。在間隙ΔR較小時(shí),Persson模型的接觸力計(jì)算值在整個(gè)接觸深度增大過(guò)程中,存在不連續(xù)和負(fù)值情況。因此,在不同間隙尺寸下仍有效的圓柱內(nèi)接觸模型有Pereira、Liu、Bai模型。圖2和3結(jié)果表明,上述3個(gè)普適性模型的接觸剛度均隨著間隙的減小而增大,這符合多數(shù)學(xué)者的預(yù)測(cè)。由于Liu模型是基于圓柱內(nèi)接觸情況而提出的,且經(jīng)過(guò)有限元仿真結(jié)果的對(duì)比分析,被其他學(xué)者廣泛引用�；谖墨I(xiàn)[17]中針對(duì)微間隙鉸接副的接觸力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果,文中將其與Liu模型、Pereira模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,如圖4和5所示�？砂l(fā)現(xiàn)Pereira模型結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果更為接近,而Liu模型的接觸剛度顯著較低,這說(shuō)明Liu模型低估了接觸剛度。因此,在不同載荷和間隙的情況,Pereira模型具有較好的精度和普適性。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]接觸力模型對(duì)含間隙鉸接副多體系統(tǒng)分析的影響[J]. 楊芳,陳渭,李培. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(11)
[2]鉸接銷軸磨損失效分析及改進(jìn)[J]. 張麗,王國(guó)安,蒙秋紅. 失效分析與預(yù)防. 2010(01)
[3]液壓挖掘機(jī)工作裝置鉸點(diǎn)軸和軸套間隙計(jì)算模型[J]. 杜文靖,王國(guó)強(qiáng),崔國(guó)華,楊軍. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2007(08)
[4]裝載機(jī)銷軸磨損歷程分析及其改進(jìn)[J]. 姜峰,李方義,李劍峰,王玉玲,陳建. 潤(rùn)滑與密封. 2007(07)
[5]基于恢復(fù)系數(shù)的碰撞過(guò)程模型分析[J]. 秦志英,陸啟韶. 動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào). 2006(04)
本文編號(hào)：3099281
【文章來(lái)源】：潤(rùn)滑與密封. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)
【部分圖文】：
圓柱鉸接副幾何結(jié)構(gòu)
在間隙為0.005～1 mm范圍內(nèi),針對(duì)不同接觸侵入深度的情況,利用表1中第5—8號(hào)模型的接觸力表達(dá)式進(jìn)行量化分析。圖2所示為接觸侵入深度低于0.01 mm時(shí),不同間隙時(shí)接觸力與接觸侵入深度的關(guān)系�？梢�(jiàn),在ΔR≤0.01 mm時(shí),Pereira模型的結(jié)果遠(yuǎn)高于其他3個(gè),Persson模型和Liu模型的結(jié)果基本一致;當(dāng)ΔR≥0.05 mm,Persson模型和Liu模型的結(jié)果差異趨于明顯,而且隨著ΔR的增大,這種差異也增大,且 Liu模型的結(jié)果始終小于Persson模型的結(jié)果。LIU等[10]將有限元計(jì)算結(jié)果和Persson模型的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,認(rèn)為Persson模型僅適用于間隙很小而接觸半角很大的情況;當(dāng)ΔR≥0.02 mm時(shí),其最大接觸半角小于48°,Persson模型的誤差已經(jīng)很大。當(dāng)ΔR≥0.02 mm,Persson模型的結(jié)果大于Liu模型、Bai模型和Pereira模型的結(jié)果�？梢�(jiàn),Persson模型接觸力被高估,而Liu模型、Bai模型則存在接觸力被低估,即接觸剛度偏低的問(wèn)題。
圖3所示為較高的接觸壓縮量,即載荷較大情況下不同間隙時(shí)接觸力與接觸侵入深度的關(guān)系。在間隙ΔR較小時(shí),Persson模型的接觸力計(jì)算值在整個(gè)接觸深度增大過(guò)程中,存在不連續(xù)和負(fù)值情況。因此,在不同間隙尺寸下仍有效的圓柱內(nèi)接觸模型有Pereira、Liu、Bai模型。圖2和3結(jié)果表明,上述3個(gè)普適性模型的接觸剛度均隨著間隙的減小而增大,這符合多數(shù)學(xué)者的預(yù)測(cè)。由于Liu模型是基于圓柱內(nèi)接觸情況而提出的,且經(jīng)過(guò)有限元仿真結(jié)果的對(duì)比分析,被其他學(xué)者廣泛引用�；谖墨I(xiàn)[17]中針對(duì)微間隙鉸接副的接觸力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果,文中將其與Liu模型、Pereira模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,如圖4和5所示�？砂l(fā)現(xiàn)Pereira模型結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果更為接近,而Liu模型的接觸剛度顯著較低,這說(shuō)明Liu模型低估了接觸剛度。因此,在不同載荷和間隙的情況,Pereira模型具有較好的精度和普適性。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]接觸力模型對(duì)含間隙鉸接副多體系統(tǒng)分析的影響[J]. 楊芳,陳渭,李培. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(11)
[2]鉸接銷軸磨損失效分析及改進(jìn)[J]. 張麗,王國(guó)安,蒙秋紅. 失效分析與預(yù)防. 2010(01)
[3]液壓挖掘機(jī)工作裝置鉸點(diǎn)軸和軸套間隙計(jì)算模型[J]. 杜文靖,王國(guó)強(qiáng),崔國(guó)華,楊軍. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2007(08)
[4]裝載機(jī)銷軸磨損歷程分析及其改進(jìn)[J]. 姜峰,李方義,李劍峰,王玉玲,陳建. 潤(rùn)滑與密封. 2007(07)
[5]基于恢復(fù)系數(shù)的碰撞過(guò)程模型分析[J]. 秦志英,陸啟韶. 動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào). 2006(04)
本文編號(hào)：3099281
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