机械结合面工作汇报2017-10-16.pptx

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工作汇报工作汇报工作汇报工作汇报1.三维分形固定结合面法向接触刚度的研究-华南理工大学学报（自然科版）2016.12.螺钉连接固定结合面匹配设计研究-西安交通大学学报2013.7三维分形固定结合面法向接触刚度的研究三维分形固定结合面法向接触刚度的研究-华南理工大学学报华南理工大学学报（自然科版自然科版）2016.1为了能更准确地描述结合面的法向刚度，文中考虑弹塑性变形，应用修正的W-M函数描绘的分形曲面模拟真实的结合面，基于Hertz接触理论和M-B分形接触模型，建立了结合面三维的法向刚度模型，研究了结合面相关参数对法向刚度的影响，并对三维法向刚度分形模型与二维模型进行了比较Content01结合面三维分形修正模型Content01结合面三维分形修正模型02三维分形微凸体的接触状态01结合面三维分形修正模型02三维分形微凸体的接触状态03三维分形结合面的接触状态ContentContent01结合面三维分形修正模型02三维分形微凸体的接触状态03三维分形结合面的接触状态04结合面三维分形法向刚度仿真Content01结合面三维分形修正模型02三维分形微凸体的接触状态03三维分形结合面的接触状态04结合面三维分形法向刚度仿真05结论Content01结合面三维分形修正模型结结合面三合面三维维分形修正模型分形修正模型未变形的微接触体与刚性平面相交的截面面积为：

由摩擦学知识可知实际弹性接触面积为其一半:

微凸体与刚性平面接触示意图结结合面三合面三维维分形修正模型分形修正模型传统的W-M函数是用二维分形曲线去描述微凸体的表面形貌，即1D2（D为分形维数）为了更准确地描述真实的构件接触表面，Yan等对传统的W-M函数进行改进，得到了三维分形曲面修正了W-M函数式中:

x、y为微凸体所在的平面直角坐标系;z为微凸体的高度;L为构件的长度;G为分形尺度参数;D为分形维数，且2D3;为与频率密度有关的参数，1;M为构成粗糙面的重叠峰脊的个数;为频率指数，且max=Intlg（L/LS）/lg，Ls最低截止长度，m，为随机相位根据左边的公式，可以得到三维的微凸体表轮廓.微凸体的波峰与波谷的幅值差就是微凸体的变形量，即结结合面三合面三维维分形修正模型分形修正模型通过第一个接触面积表达式并结合后边的变形量表达式得到最后基于接触面积的变形量表达式Content02三维分形微凸体的接触状态三三维维分形微凸体的接触状分形微凸体的接触状态态微凸体弹性临界变形量表达式为式中:

=y/E，y为屈服强度;k为摩擦力的修正因子；R为微凸体的曲率半径Kogut等研究发现，当微凸体处于弹塑性变形时，仍有两种不同的变形状态，并将弹塑性变形区域进行划分当1/c6时，为弹塑性一区;当6/c110时，为弹塑性二区弹塑性变形一区与二区的临界面积分别为微凸体弹性临界变形面积为三三维维分形微凸体的接触状分形微凸体的接触状态态依据Hertz理论，处于弹性变形的单个微凸体所受载荷与变形量的关系为：

继而可以推导出，单个微凸体发生弹性变形时，载荷与接触面积的关系为：

再通过不同的弹塑性区域得出弹塑性接触一区与二区的接触载荷与微凸体变形量之间具有下列关系三三维维分形微凸体的接触状分形微凸体的接触状态态弹塑性接触载荷与接触面积的关系三三维维分形微凸体的接触状分形微凸体的接触状态态处于弹性阶段的单个微凸体法向接触刚度为同样，可以得到处于弹塑性阶段的单个微凸体法向接触刚度Content03三维分形结合面的接触状态三三维维分形分形结结合面的接触状合面的接触状态态结合面的实际接触面积Ar应包括塑性接触面积、弹塑性一区接触面积、弹塑性二区接触面积和弹性接触面积其中：

n（a）为接触点的面积分布函数，最大接触面积al，微凸体弹性临界变形面积ac当alac且D2.5时，结合面所受的总载荷为三三维维分形分形结结合面的接触状合面的接触状态态当alac且D=2.5时，结合面所受的总载荷为三三维维分形分形结结合面的接触状合面的接触状态态结合面的法向接触刚度应为Content04结合面三维分形法向刚度仿真结结合面三合面三维维分形法向分形法向刚刚度仿真度仿真其中为无量纲化处理的结果结结合面三合面三维维分形法向分形法向刚刚度仿真度仿真在结合面表面各向同性的情况下，可认为三维分形表面的分形维数Ds=D+1，式中的D为二维分形维数取参数=2.8，=1.0，（分形尺度参数）G*=10（-10），对结合面三维分形刚度与二维分形刚度进行比较，得到的结果如上图所示为与硬度H和屈服强度y的相关系数。

从上图可以看出，二维分形模型下的法向刚度明显大于三维分形模型下的法向刚度，并且差值比较大初步分析是三维分形中单位面积中微凸体的个数多，单个面积反而小，弹性变形能力减小，导致整体刚度比二维分形刚度小所以，在二维分形模型下计算法向刚度和在三维分形模型下计算法向刚度是不同的结结合面三合面三维维分形法向分形法向刚刚度仿真度仿真从图可以看出，结合面无量纲法向刚度Kn*随着参数的增大而增大由下式可知，这是因为越大，弹性临界变形面积ac越小，导致弹性变形所占比例越大，刚度就越强结结合面三合面三维维分形法向分形法向刚刚度仿真度仿真结结合面三合面三维维分形法向分形法向刚刚度仿真度仿真结结合面三合面三维维分形法向分形法向刚刚度仿真度仿真从上图中可得，当2.1D2.6时，随着分形维数D的增大，无量纲法向刚度Kn*也随之增大;当2.6D2.9时，随着分形维数D的增大，无量纲法向刚度Kn*却随之减小初步分析是由于当D2.6时，单位面积下的微凸体数量超过一定的数值，单个微凸体的弹性变形能量下降，进而影响刚度，从而导致三维法向刚度逐渐减小可见，分形维数对结合面法向刚度的影响很大，不同分形维数下的法向刚度值甚至出现数量级的差别Content05结论结论结论经过上述研究，得到如下结论:

（1）三维结合面法向刚度要小于二维结合面法向刚度

（2）随着法向载荷与材料特性参数的增加，结合面的法向刚度也增加;但随着分形尺度参数的增加，结合面的法向刚度却在减小分形维数对结合面法向刚度的影响比较复杂，当2.1D2.6时，随着分形维数的增加，结合面法向刚度在增加;当2.6D2.9时，随着分形维数的增加，结合面的法向刚度却减小螺螺钉连钉连接固定接固定结结合面匹配合面匹配设计设计研究研究-西安交通大学学西安交通大学学报报2013.7这篇论文以螺钉固定结合面为研究对象，通过改变结合面的设计参数，分析压强分布曲线的影响因素及规律，深入研究了各因素与螺钉有效影响半径之间的作用规律。

通过改变结构参数来扩大螺钉有效影响半径，得到了被连接件厚度与螺钉直径的匹配关系，并提出了对应条件下的螺钉间距设计建议，对以提高结合部动特性为目标的结合面主动设计提供了参考数据。

看观谢谢