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新的粗糙表面弹塑性接触模型 被引量:107
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作者 赵永武 吕彦明 蒋建忠 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期95-101,共7页
提出一种新型的粗糙表面弹塑性微观接触模型。该模型的建立基于接触力学理论和接触微凸体由弹性变形向弹塑性变形及最终向完全塑性变形的转化皆是连续和光滑的假设。研究单个微凸体在载荷逐渐增加时的变形规律,并重点推出弹塑性变形区... 提出一种新型的粗糙表面弹塑性微观接触模型。该模型的建立基于接触力学理论和接触微凸体由弹性变形向弹塑性变形及最终向完全塑性变形的转化皆是连续和光滑的假设。研究单个微凸体在载荷逐渐增加时的变形规律,并重点推出弹塑性变形区间的接触方程。在此基础上应用概率统计理论导出了粗糙表面的接触载荷、平均分离和实际接触面积之间的数学关系式。在不同的塑性指数和载荷条件下,该模型与GW弹性模型和CEB弹塑性模型就实际接触面积和法向距离的预测结果进行了对比。结果表明,在同样塑性指数和载荷条件下比GW模型预测的实际接触面积大但法向距离小,且两者的差距随塑性指数和载荷的增加而增大。因此该模型的预测结果更加符合人们的试验观察和直觉,能够更加科学和合理地描述两个粗糙表面的微观和宏观接触状态。 展开更多
关键词 粗糙表面 弹塑性 接触模型 微凸体
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螺栓结合面微观接触模型 被引量:23
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作者 李玲 蔡安江 +1 位作者 蔡力钢 阮晓光 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期205-212,共8页
针对螺栓结合面弹塑性区域内的接触机理难以确定问题,根据在变形状态转变的临界点处微凸体真实接触面积与接触载荷转化均满足连续和光滑条件,构造新的多项式函数来描述接触变形与接触面积之间的关系。利用统计学方法建立螺栓结合面真实... 针对螺栓结合面弹塑性区域内的接触机理难以确定问题,根据在变形状态转变的临界点处微凸体真实接触面积与接触载荷转化均满足连续和光滑条件,构造新的多项式函数来描述接触变形与接触面积之间的关系。利用统计学方法建立螺栓结合面真实接触面、接触载荷与接触刚度模型。理论计算结果表明:随着平均表面距离的减少,接触载荷、接触面积和接触刚度随之增加;接触面积和接触刚度,随着接触载荷的增加而增加,当接触载荷增加一定程度后接触刚度和接触面积值分别趋于理想接触刚度和名义接触面积值;当螺栓结合面处于弹性和弹塑性接触状态时,塑性指数越大,接触面积越大,而平均接触距离和接触刚度就越小,当处于完全塑性状态时,塑性指数越大,刚度和平均接触距离就越大,而真实接触面积影响较小。 展开更多
关键词 螺栓结合面 微凸体 弹塑性接触模型 接触力学 统计学方法
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粗糙表面弹塑性接触连续光滑指数函数模型与法向接触刚度研究 被引量:12
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作者 陈永会 张学良 +3 位作者 温淑花 兰国生 王余松 范世荣 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期58-67,共10页
针对微凸体在完全弹性、弹塑性和完全塑性变形阶段接触载荷和接触面积的不连续、跳跃和不光滑,以及平均接触压力的不单调问题,提出了一种新颖的近似指数形式的解析模型。在此基础上,利用分形理论进一步建立了粗糙表面在三阶段接触时的... 针对微凸体在完全弹性、弹塑性和完全塑性变形阶段接触载荷和接触面积的不连续、跳跃和不光滑,以及平均接触压力的不单调问题,提出了一种新颖的近似指数形式的解析模型。在此基础上,利用分形理论进一步建立了粗糙表面在三阶段接触时的法向接触刚度和法向接触载荷与真实接触面积之间的解析模型,并进行了无量纲化处理。仿真分析了分形维数D、塑性指数Φ以及无量纲分形粗糙度参数G*对无量纲法向接触刚度K*_n和无量纲法向接触载荷F*_n的影响规律,并分析了K*_n随F*_n的变化规律。模型的仿真结果表明:K*_n和F*_n都随着无量纲真实接触面积A*_r的增大而增大;随Φ的增大或G*的减小,K*_n和F*_n的增速都变大;F*_n的增速随D的变化是先减小后增大,而K*_n的增速是指数增大;K*_n随F*_n的增大而增大,在D从1.1到1.9的变化过程中,K*_n随F*_n的增速是先增大后减小,在D>1.51时,随着G*的减小,K*_n随F*_n的增速明显变大。利用法向接触刚度模型计算了哑铃模型的固有频率,计算结果与实验结果比较一致,验证了模型的准确性。 展开更多
关键词 无量纲法向接触刚度 无量纲法向接触载荷 弹塑性接触模型 分形模型 指数模型
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考虑弹塑性阶段的结合面法向接触阻尼分形模型 被引量:8
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作者 陈永会 张学良 +1 位作者 温淑花 兰国生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第16期58-68,共11页
结合面法向接触阻尼建模时,只考虑微凸体弹性变形时的弹性能和塑性变形时的损耗能是不完全的,因为微凸体存在弹塑性变形情况。将微凸体弹塑性变形时的法向接触载荷'分离'为弹性载荷和塑性载荷两部分,得到微凸体弹塑性变形时的... 结合面法向接触阻尼建模时,只考虑微凸体弹性变形时的弹性能和塑性变形时的损耗能是不完全的,因为微凸体存在弹塑性变形情况。将微凸体弹塑性变形时的法向接触载荷'分离'为弹性载荷和塑性载荷两部分,得到微凸体弹塑性变形时的弹性能和损耗能,建立更加完善、合理的结合面法向接触阻尼模型。将结合面法向接触动力学模型等效为弹簧和黏性阻尼器,建立包括微凸体三种变形状况的结合面法向接触阻尼损耗因子和法向接触阻尼系数的解析模型,并量纲一化处理。仿真结果表明,分形维数D和分形粗糙度G~*是影响结合面法向接触阻尼损耗因子和法向接触阻尼系数的最主要参数。在塑性指数f不变,D小于拐点值(D=1.56)时,法向接触阻尼系数随着G~*的增大而增大;当D超过拐点值时,G~*越大,法向接触阻尼系数减小。当G~*不变,D<1.66时,?越大,法向接触阻尼系数越小;当D>1.66时,法向接触阻尼系数随?的变化很小。利用线轨滑台模态试验验证所建模型的准确与可靠性。 展开更多
关键词 分形理论 弹塑性接触模型 法向接触阻尼 阻尼损耗因子 线轨滑台
原文传递
Elastic-plastic contact force history and response characteristics of circular plate subjected to impact by a projectile 被引量:5
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作者 L.B.Chen F.Xi J.L.Yang Solid Mechanics Research Center,Beihang University,Beijing 100083.China Shandong Institute of Architecture and Engineering,Jinan 250014,China 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第4期415-425,共11页
A new elastic-plastic impact-contact model is proposed in this paper. By adopting the principle of minimum acceleration for elastic-plastic continue at finite deformation, and with the aid of finite difference method,... A new elastic-plastic impact-contact model is proposed in this paper. By adopting the principle of minimum acceleration for elastic-plastic continue at finite deformation, and with the aid of finite difference method, the proposed model is applied in the problem of dynamic response of a clamped thin circular plate subjected to a projectile impact centrally. The impact force history and response characteristics of the target plate is studied in detail. The theoretical predictions of the impact force and plate deflection are in good agreements with those of LDA experimental data. Linear expressions of the maximum impact force/transverse deflection versus impact velocity are given on the basis of the theoretical results. 展开更多
关键词 elastic-plastic contact model ImpactCircular plate contact force Minimum principleof acceleration
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考虑应变硬化的混合弹塑性接触模型 被引量:5
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作者 王庆朋 张力 +1 位作者 尚会超 唐志刚 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期132-137,共6页
为了更加真实地反映粗糙表面的实际接触情况,根据表面微凸体变化的连续性、单调性和光滑性原理提出了一种新的混合弹塑性接触模型。该模型在球体初始接触时,就考虑更小微凸体的塑性变形和较大变形量时的应变硬化。通过反正切函数构建一... 为了更加真实地反映粗糙表面的实际接触情况,根据表面微凸体变化的连续性、单调性和光滑性原理提出了一种新的混合弹塑性接触模型。该模型在球体初始接触时,就考虑更小微凸体的塑性变形和较大变形量时的应变硬化。通过反正切函数构建一组函数,用来表征接触过程中变形状态的变化,利用Meyer硬度指数反映应变硬化的影响,进而导出接触面积和接触载荷的数学表达式。通过采用文献中已有的铜、铝合金和纯镍材料的实验测试结果,以及文献中不同的弹塑性接触模型的计算结果进行对比分析,结果表明,该模型的计算结果能够很好地与实验测试结果吻合,尤其是在大变形量、出现应变硬化的情况下,更能体现出该模型的优势。 展开更多
关键词 微凸体 混合弹塑性 接触模型 应变硬化
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基于真应力-应变关系的粗糙表面法向接触模型 被引量:3
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作者 王世军 杨超 +4 位作者 王诗义 杨慧新 赵金娟 李淑娟 李鹏阳 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第16期2148-2154,共7页
提出一种粗糙表面的法向弹塑性接触分析的建模方法。基于微凸体的弹塑性有限元接触模型,分别研究了40Cr、45和Q235三种钢材料的微凸体与刚性平面的法向接触特性。有限元模型中采用三种材料的真应力-应变关系,考察了不同强化特性对微凸... 提出一种粗糙表面的法向弹塑性接触分析的建模方法。基于微凸体的弹塑性有限元接触模型,分别研究了40Cr、45和Q235三种钢材料的微凸体与刚性平面的法向接触特性。有限元模型中采用三种材料的真应力-应变关系,考察了不同强化特性对微凸体接触性质的影响。建立了微凸体在弹性、弹塑性、塑性变形阶段统一的接触变量变化规律的表达式。在此基础上应用概率统计理论建立粗糙表面法向弹塑性接触模型。所建立的接触模型中微凸体接触变量的变化规律完全基于弹塑性有限元模型的计算结果,无需将微凸体的变形过程区分为不同的变形阶段,避免了接触变量在各阶段采用不同函数表达式带来的连续性和光滑性问题,以及在弹塑性阶段采用插值函数的随意性问题。通过与其他接触模型的计算结果相比较,证明了所提出接触模型的合理性。 展开更多
关键词 粗糙表面 法向 弹塑性变形 接触模型
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考虑弹塑性变形阶段的干气密封接触模型 被引量:1
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作者 杨小成 丁雪兴 陈金林 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1237-1245,共9页
为探究干气密封摩擦界面在变形全阶段的接触特性,基于分形接触理论及微观接触力学理论,充分考虑微凸体变形的3个阶段,通过余弦函数构建干气密封全阶段接触模型,并分别与GW模型、KE模型和ZMC模型三种经典接触模型及相关文献的试验数据作... 为探究干气密封摩擦界面在变形全阶段的接触特性,基于分形接触理论及微观接触力学理论,充分考虑微凸体变形的3个阶段,通过余弦函数构建干气密封全阶段接触模型,并分别与GW模型、KE模型和ZMC模型三种经典接触模型及相关文献的试验数据作对比,验证本文中接触模型的合理性与正确性.最后对干气密封摩擦界面接触特性的主要影响因素进行探究.模型研究结果表明:干气密封摩擦界面的接触特性与分形维数、特征尺度及两表面的真实接触面积有关.接触特性与分形维数和两表面真实接触面积呈正相关,与特征尺度呈负相关.分形维数越大,接触载荷与接触刚度的数量级就越大,且接触载荷变化范围相对较大.当特征尺度每次以1个数量级递增时,接触载荷与接触刚度的变化范围较小,都在1个数量级内. 展开更多
关键词 干气密封 分形理论 弹塑性阶段 接触模型 接触特性
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螺栓结合面的三维弹塑性接触的有限元分析 被引量:1
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作者 何勇辉 朱子文 +1 位作者 张二亮 何声馨 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第1期6-9,共4页
为揭示螺栓结合面的微观接触机理,探究不同加载下三维表面粗糙度参数的变化,基于实测的三维形貌数据,建立了螺栓结合面的三维弹塑性有限元接触模型;进一步通过提取有限元模型表面节点坐标及其变形量,重构受压后的三维形貌。测得的表面... 为揭示螺栓结合面的微观接触机理,探究不同加载下三维表面粗糙度参数的变化,基于实测的三维形貌数据,建立了螺栓结合面的三维弹塑性有限元接触模型;进一步通过提取有限元模型表面节点坐标及其变形量,重构受压后的三维形貌。测得的表面粗糙度峰值高度明显降低,其三维粗糙度参数S_(a)、S_(q)、S_(p)、S_(v)和S_(z)随着装配载荷的增加而逐渐降低,粗糙表面接触面积逐渐增加。最大的Von Mises应力发生在表面轮廓的波峰处。数值算例的结果表明,建立的数值模型反映了螺栓结合面真实的三维形貌,具有较高的建模精度,实现了装夹塑性变形后粗糙表面三维形貌的预测。 展开更多
关键词 螺栓结合面 三维表面粗糙度 弹塑性接触模型 有限元分析
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二重分形特征表面弹塑性接触模型的研究 被引量:1
10
作者 董霖 张永相 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期62-63,85,共3页
基于Bhushan的二重分形弹塑性接触模型 ,完全分析和推导出弹塑性接触点上接触线长度与总载荷的关系 ,对二重分形特征表面弹塑性接触模型作了进一步的完善。
关键词 弹塑性接触 表面 分形特征 推导 全分析 长度 载荷 接触线 触点
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考虑多尺度接触状态的新接触模型 被引量:7
11
作者 运睿德 丁北 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期80-89,共10页
提出了一种接触模型,模型的建立基于经典的Hertz接触力学理论和现有的分形接触模型。研究了单个微凸体接触状态随尺度序数n的变化规律,考虑了不同尺度序数n的影响而引入线性因子对模型进行修正,采用了与以往分布函数计算方法不同的思路... 提出了一种接触模型,模型的建立基于经典的Hertz接触力学理论和现有的分形接触模型。研究了单个微凸体接触状态随尺度序数n的变化规律,考虑了不同尺度序数n的影响而引入线性因子对模型进行修正,采用了与以往分布函数计算方法不同的思路,在此基础上对微凸体面积分布函数积分求和,获得了接触表面真实接触载荷与接触面积的关系。结果表明:单个微凸体的临界参数对接触参数有影响;微凸体的变形顺序为弹性,弹塑性,塑性变形,与传统的接触模型一致;线性因子与特征系数G,分形维数D有一定的关系;新的分布函数和线性因子的引入提高了接触参数的精度;考虑多尺度特性的新模型相比经典的GW模型,MB模型与Bhushan试验数据更接近,尤其在接触载荷较大时;与现有的考虑尺度因素的接触模型做比较,计算精度有了更进一步的提高。 展开更多
关键词 粗糙表面:微凸体 弹塑性:多尺度 接触模型
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M-B弹塑性接触模型的修正 被引量:8
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作者 董霖 张永相 《四川工业学院学报》 2001年第2期4-7,共4页
根据Wang的观点 ,将M -B弹塑性接触模型中的完全弹性、完全塑性两种变形形式 ,转变为完全弹性、弹塑性和完全塑性三种变形形式 ,得到了M -B模型的修正模型。仿真结果表明 ,对于载荷与接触面积关系的分析和预测 ,低载荷下采用原M -B模型... 根据Wang的观点 ,将M -B弹塑性接触模型中的完全弹性、完全塑性两种变形形式 ,转变为完全弹性、弹塑性和完全塑性三种变形形式 ,得到了M -B模型的修正模型。仿真结果表明 ,对于载荷与接触面积关系的分析和预测 ,低载荷下采用原M -B模型、中等载荷下采用本文作者修正模型、而高载荷下采用G-W模型较为合适。 展开更多
关键词 M-B弹塑性接触模型 修正模型 变形形式 完全弹性 弹塑性 完全塑性
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