全滑移下球形粗糙表面的弹塑性接触模型-哈尔滨工业大学学报.PDF

第４４卷　第９期 哈　尔　滨　工　业　大　学　学　报 Ｖｏｌ４４ Ｎｏ９ 　 　 ２０１２年９月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｐ．２０１２ 　　　　　　 全滑移下球形粗糙表面的弹塑性接触模型 １，２ ２ ２ ２ 李隆球 ，王　林 ，张广玉 ，宋文平 （１．哈尔滨工业大学 材料科学与工程博士后流动站，１５０００１哈尔滨；２．哈尔滨工业大学 机电工程学院，１５０００１哈尔滨） 摘　要：为研究硬盘磁头和盘面的碰撞接触问题，提出了一种全滑移接触条件下，球形粗糙表面与理想刚性 平面的弹塑性接触模型．通过数学建模与ＭＡＴＬＡＢ仿真，分析了球形粗糙表面弹塑性接触状态下接触载荷、 实际接触面积和法向接触分离、塑性指数之间的函数关系，并在不同塑性指数条件下，与理想光滑表面模型、 ＣＥＢ（ＣｈａｎｇＥｔｓｉｏｎＢｏｇｙ）模型及全粘着条件下的ＣＫＥ（ＣｏｈｅｎＫｌｉｇｅｒｍａｎＥｔｓｉｏｎ）模型进行对比．结果表明： 本模型在计算接触面积与接触载荷上比ＣＥＢ模型及ＣＫＥ模型更加准确． 关键词：粗糙峰；弹塑性接触；球形粗糙表面接触；接触力学 中图分类号：Ｏ３４３３Ｏ３４４１ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７－６２３４（２０１２）０９－００６２－０７ Ｅｌａｓｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌｆｏｒｒｏｕｇｈｓｐｈｅｒｉｃａｌｃｏｎｔａｃｔ ｉｎｓｌｉｐｃｏｎｔａｃｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ １，２ ２ ２ ２ ＬＩＬｏｎｇｑｉｕ ，ＷＡＮＧＬｉｎ，ＺＨＡＮＧＧｕａｎｇｙｕ，ＳＯＮＧＷｅｎｐｉｎｇ （１．ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｏｓｔｄｏｃｔｏｒａｔｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１５０００１Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１５０００１Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｈｅａｄｓｏｎｄｉｓｋｉｎａｈａｒｄｄｉｓｋｄｒｉｖｅ，ａｎｅｌａｓｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｃｏｎｔａｃｔ ｍｏｄｅｌｆｏｒｒｏｕｇｈｓｐｈｅｒｅｃｏｎｔａｃｔｉｎｇｒｉｇｉｄｆｌａｔｉｎｓｌｉｐｃｏｎｔａｃｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｔｈｅｎｏｒｍａｌｌｏａｄａｎｄｔｈｅｒｅａｌ ｃｏｎｔａｃｔａｒｅａａｓｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｉｎｄｅｘｆｏｒｔｈｅｒｏｕｇｈｓｐｈｅｒｉｃａｌｅｌａｓｔｉｃｐｌａｓｔｉｃｃｏｎｔａｃｔａｒｅｉｎ ｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＭＡＴＬＡＢｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｅｒｆｅｃｔ ｓｍｏｏｔｈｓｐｈｅｒｉｃａｌｃｏｎｔａｃｔｍｏｄｅｌ，ＣＥＢ（ＣｈａｎｇＥｔｓｉｏｎＢｏｇｙ）ｍｏｄｅｌａｎｄＣＫＥ（ＣｏｈｅｎＫｌｉｇｅｒｍａｎＥｔｓｉｏｎ）ｍｏｄ ｅｌｉｎｓｔｉｃｋｃｏｎｔａｃｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｉｎｄｅｘ．Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｎｏｒｍａｌｌｏａｄａｎｄｒｅａｌ ｃｏｎｔａｃｔａｒｅａｏｆｐｒｅｓｅｎｔｍｏｄｅｌａｒｅｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅＣＥＢａｎｄＣＫＥｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｉｓｉｓｂｅｃａｕｓｅｔｈｅ ＣＥＢａｎｄＣＫＥｍｏｄｅｌｓｎｅｇｌｅｃｔｔｈｅｅｌ