三维模拟表面弹塑性接触问题研究

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机械零部件之间的接触问题对机械系统的性能有着重要的影响作用,而机械零部件之间的接触性能很大程度上取决于加工表面形貌。本文在对真实表面模拟的基础上进行了弹塑性接触计算。  首先,对机械加工后的表面进行测量,将测量所得的表面数据进行统计分析,通过统计分析得到在模拟真实表面时所需要的重要的表面形貌参数:表面均方根、偏斜度和峭度。  其次,利用计算得到的表面形貌参数,对真实加工表面进行了表面形貌的模拟,模拟了表面粗糙度分别为0.8、1.6和3.2的车削表面和磨削表面,为接触计算提供了真实表面的数学模型。分析了模拟得到的表面与测量得到的表面的表面均方根、偏斜度和峭度之间的误差,误差均在±5%以内。建立了接触计算的模型,并对模拟的真实表面数学模型进行了接触计算,得到了在相同法向载荷的作用下,不同加工方式所获得的表面的表面塑性应变区域、米塞斯应力和残余应力等,分析了由不同加工方式所得的不同粗糙度的表面的法向应变与单位面积载荷之间的关系,并确定了不同加工方式下不同粗糙度表面的法向接触刚度与单位面积载荷之间的关系。  最后,通过建立接触实验来验证文中提出的模拟真实表面的方法在接触计算中的准确性和有效性。  研究结果显示:在法向载荷的作用下,单位面积载荷与法向接触刚度之间存在着幂指数关系,且实验结果与计算结果得到的幂指数近似相等,计算结果的系数值约为实验值的1.0212倍。
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