依据各向异性分形几何理论的固定结合部法向接触力学模型.pdfVIP

学兔兔 第49卷第21期 机 械 工 程 学 报 VO1．49 NO．21 2013年 11月 J0URNALoFMECHANICALENGINEERING NOV． 2O13 DoI：10．3901／JM E．2013．21．108 依据各向异性分形几何理论的固定结合部 法向接触力学模型水 田红亮 钟先友 秦红玲 赵春华 方子帆 朱大林 陈保家 张发军 f三峡大学机械与材料学院 宜昌 443002) 摘要：基于各向异性分形几何理论，考虑微凸体变形特点、表面微凸体承受法向载荷的连续性和光滑性原理，以及区分微凸 体分别处于弹性、塑性变形时的一个微 凸体实际微接触面积 ，建立固定结合部法 向接触力学模型 。采用二变量 Weierstrass．Mandelbrot函数模拟各向异性三维分形轮廓表面。推导出划分弹塑性区域的临界弹性变形微接触截面积、结合部 量纲一法向载荷、结合部量纲一法向接触刚度的数学表达式。数值仿真结果表明：当表面形貌的分形维数、分形粗糙度一定 时，真实接触面积随着结合部法向载荷的增大而增大；结合部法向接触刚度随着真实接触面积、结合部法向载荷、相关因子 或材料特性参数的增大而变大；当分形维数由1变大时，结合部法 向接触刚度随着分形维数的变大而增大；当分形维数增加 到趋近于 2时，结合部法向接触刚度有时却会随着分形维数的增加而降低。结合部法向接触力学模型的构建，有助于分析固 定接触表面间的真实接触情况。 关键词：各向异性 分形几何理论 固定结合部 微凸体 真实接触面积 法向接触载荷 法向接触刚度 中图分类号：O344 TH117 NormalContactM echanicsM odelofFixedJointInterfaceAdopting AnisotropicFractalGeometricalTheory TIANHongliang ZHONGXianyou QINHongling ZHAOChunhua FANGZifan ZHUDalin CHENBaojia ZHANGFajun (CollegeofMechanicalandMaterialEngineering，ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002) Abstract：Withanisotropicfractalgeometricaltheory,thefixedjointinterfacenormalcontactmechanicsmodel，consideringthe featureoftheasperity’Sdeformation，thecontinuousandsmoothprincipleofnomr alloadexertingsurfaceasperiyt aswellas distinguishinganasperityrealmicrocontactareawhentheasperiytisinelasticorplasticdeformation，isestablished．Theanisotropic three—dimensionalfractalprofilesurface issimulatedusingWeierstrass-Mandelbrotfunctionwith twounknownvariables．The mathematicalexpressionsofcriticalelasticdeformationmicrocontacttruncatedareademracatinghteelasticandplasticregimes， jointinterfacedimensionlessnormalload，andjointinterfacedimensionlessnormalcontactstiffnessrae