[发明专利]一种确定圆柱界面刚度的计算方法

摘要

本发明涉及机械界面力学分析领域，具体公开了一种确定圆柱界面刚度的计算方法，该方法具体考虑了接触材料硬度随表面加载深度变化、接触间摩擦因数及微凸体弹塑性变形的影响，整个圆柱加载界面上的接触刚度包含界面上所有微凸体的弹性受载和弹塑性受载，由公式Kn=2.79τλσyae-n(n+1)Dψ1-0.5Dal0.5D(aen-apn)nGD-1(2-D)+23τπ0.5EDψ1-0.5Dal0.5D(3-D)(al0.5-0.5D-ae0.5-0.5D)(1-0.5D)(1-D)]]>来计算圆柱界面的接触刚度。本发明方法为精密机械圆柱界面间刚度的获得，提供了一种简单易操作的计算方法，使难以检测的圆柱界面刚度变得容易获得，克服了传统方法的缺陷，得到的结果准确、可靠，可为预测、控制圆柱界面的动态特性提供技术参考。

主权项

一种确定圆柱界面刚度的计算方法，其特征在于，包含以下步骤：S1.对金属表面上两相互接触的圆柱体，等效处理为一刚性平面和一等效微凸体间的接触，得到所述等效微凸体和刚性平面间的实际接触面积a＝πRω；其中，所述ω为所述等效微凸体变形量，所述R为所述等效微凸体的等效曲率半径；S2.界面上所述等效微凸体在受载后会相继经历弹性、弹塑性和塑性变形三个阶段，则所述等效微凸体由弹性变形变为弹塑性变形的临界弹性变形量和临界弹性变形面积分别为和其中，μ为界面微动时的动摩擦因数，所述kμ为摩擦修正系数，所述φ为所述等效微凸体材料的特征系数，所述D为分形维数，所述G为分形粗糙度；所述等效微凸体处于弹性变形阶段的载荷为其中，所述E为界面两相接触材料的等效弹性模量，表示为所述E1，E2分别表示两接触圆柱体材料的弹性模量，所述ν1，ν2分别表示两接触圆柱体材料的泊松比；S3.所述等效微凸体由弹塑性变形变为塑性变形的临界塑性变形量和临界塑性变形面积分别为和所述等效微凸体在塑性阶段的载荷为pp(a)＝λσya，其中，所述σy为相互接触圆柱体材料中较软的屈服强度，所述λ为定义的系数，λ＝H/σy，所述H为较软材料的硬度；S4.所述等效微凸体的材料硬度在现实界面加载中会随着加载深度而变化，此时，所述等效微凸体在弹塑性阶段的载荷为其中，所述n为材料硬度指数，S5.所述两相互接触的圆柱体界面上的分形面积修正分布函数为其中，所述ψ为域扩展系数，所述al为所有微凸体接触中最大的接触面积，所述τ为圆柱界面的接触系数当所述两圆柱体为外接触时，采用加号计算；当所述两圆柱体为内接触时，采用减号计算；其中，R1和R2分别为两相互接触圆柱面的半径，L为两圆柱面接触长度，F′为单位线长度载荷；S6.整个圆柱加载界面上的接触刚度应包含界面上所有微凸体的弹性受载和弹塑性受载，则总的界面上的刚度为Kn=2.79τλσyae-n(n+1)Dψ1-0.5Dal0.5D(aen-apn)nGD-1(2-D)+23τπ0.5EDψ1-0.5Dal0.5D(3-D)(al0.5-0.5D-ae0.5-0.5D)(1-0.5D)(1-D).]]>