固定結(jié)合面接觸剛度建模與廣義間隙等效方法研究.pdf

1、機(jī)械零部件之間通過裝配形成的結(jié)合部稱為結(jié)合面，它在機(jī)械系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中起著傳遞運(yùn)動(dòng)、載荷和能量的作用。結(jié)合面的材料和接觸界面參數(shù)等決定機(jī)構(gòu)或機(jī)器的剛度和阻尼、結(jié)構(gòu)性能和動(dòng)態(tài)特性，影響機(jī)械設(shè)備的加工精度和工作穩(wěn)定性等。開展結(jié)合面的動(dòng)態(tài)特性研究，旨在探索影響機(jī)械整體動(dòng)力學(xué)性能的機(jī)理，進(jìn)而為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的選材、零部件表面的加工、機(jī)械部件的裝配和加工機(jī)械的誤差補(bǔ)償?shù)忍峁├碚撘罁?jù)。開展該項(xiàng)研究，無論是從理論上還是從實(shí)際應(yīng)用上都具有十分重要的意義。<

2、br>　　以螺栓緊固組合梁結(jié)合面為研究對(duì)象，理論研究與實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合，在處理結(jié)合面彈塑性變形影響、結(jié)合面微觀接觸剛度建模、結(jié)合面廣義間隙等效方法處理與宏觀動(dòng)力學(xué)建模仿真和實(shí)驗(yàn)方面做了以下工作:
　　(1)建立了考慮彈塑性變形的結(jié)合面法向和切向接觸剛度分形預(yù)估修正模型，并進(jìn)行了參數(shù)影響仿真分析。利用分形接觸理論，對(duì)傳統(tǒng)的M-B分形接觸模型進(jìn)行了修正，考慮結(jié)合面的彈塑性變形，建立了結(jié)合面法向接觸剛度和切向接觸剛度的分形預(yù)估修正模型;研

3、究了微觀條件下結(jié)合面法向載荷、分形維數(shù)、分形尺度參數(shù)和材料特性參數(shù)對(duì)接觸剛度影響的仿真分析。
　　(2)構(gòu)件表面分形維數(shù)和分形尺度參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定。基于構(gòu)件表面微觀形貌具有自相似的分形特性，利用表面粗糙度儀測(cè)定了不同加工精度下的組合梁結(jié)合面的分形維數(shù)D和特征尺度參數(shù)G，為研究表面微觀形貌對(duì)構(gòu)件固有頻率等影響提供真實(shí)數(shù)據(jù)。
　　(3)通過建立的結(jié)合面“固-隙-固”模型，研究了組合梁結(jié)合面的廣義間隙等效方法，并進(jìn)行了有限元模態(tài)分析

4、等。將結(jié)合面重構(gòu)由“固體-廣義間隙-固體”組成的系統(tǒng)，即把結(jié)合面等效為廣義間隙;利用建立的接觸剛度分形模型和模態(tài)應(yīng)變能等效的方法，建立了結(jié)合面廣義間隙等效模型;并根據(jù)此等效模型對(duì)組合梁進(jìn)行有限元分析，研究了結(jié)合面表面微觀形貌對(duì)固有頻率的影響。
　　(4)完成了組合梁結(jié)合面廣義間隙等效方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過對(duì)組合梁進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，獲得了組合梁前5階彎曲振動(dòng)固有頻率;對(duì)廣義間隙等效方法處理結(jié)果進(jìn)行誤差分析，驗(yàn)證了廣義間隙等效方法處理結(jié)合面