[发明专利]一种凸面型压头与弹性体接触的分析方法

摘要

本发明公开一种凸面型压头与弹性体接触问题的求解方法，属于弹性力学领域。该方法针对的弹性体主要是正交各向材料的弹性体，不过此法对各向同性材料的弹性体也适用。本发明主要研究平面问题的接触模型，根据Eshelby‑Reid‑Shockley公式、线性材料叠加原理，求解凸面型压头与弹性体的接触问题。相对于一般的求解方法，该方法具有可以求解有界弹性体问题、凸面型的压头可以复杂化等特点。已知材料参数的情况下，给定接触面积可以求解出反作用力、应力分布及弹性体各点的位移等。因此本发明所提出的求解方法能为一些实际接触问题提供指导依据，进而通过触觉辨识所接触的组织。

主权项

一种凸面型压头与弹性体接触的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将弹性体按是否与压头发生接触进行划分为若干部分；2)根据初始的边界条件给定划分的若干部分弹性体对应的边界条件，同时划分的交接处要满足连续性条件，所述若干部分包括与压头接触的接触区域及与压头不接触的非接触区域；3)根据边界条件和连续性条件使用“D‑S计算”求解弹性体划分的各个部分的位移函数和应力函数；4)将若干部分弹性体顶部的位移函数合并成一个整体的位移函数；5)将步骤4)中合并得到位移函数作为整个弹性体的边界条件进行“D‑S计算”，得到整个弹性体的位移函数和应力函数；6)根据步骤5)的应力函数判断非接触区域的顶部正应力和切应力是否接近于0；若是，执行步骤10；若不是，执行步骤7；7)将非接触区域顶部应力分别取反后作为各自的边界条件进行“D‑S计算”，得到各个非接触弹性体的位移函数和应力函数；8)将步骤5)与步骤7)非接触区域顶部的位移函数叠加作为非接触区域顶部的位移，并计算非接触区域与接触区域交接点的位移，将该交接点的位移添加到压头的外廓函数作为接触区域的位移；9)回到步骤4)执行算法；10)根据位移函数和应力函数求需要的量。