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【6h】

粗糙表面弹性微滑接触分析

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摘要

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第二章 法向弹性变形的快速数值计算方法

2.1 引言

2.2 法向弹性变形

2.3 多重网格积分法

2.4 离散卷积快速傅里叶变换方法(DC-FFT)

2.5 算法验证和比较

2.5.1 Hertz弹性接触模型

2.5.2 算例计算

2.5.3 比较和讨论

2.6 本章小结

3.1 引言

3.2 纯法向接触问题研究

3.2.1 接触模型

3.2.2 共轭梯度法(CGM)

3.2.3 共轭梯度法验证

3.3 粗糙表面法向接触

3.3.1 微凸体表面接触

3.3.2 正弦粗糙表面接触

3.3.3 随机粗糙表面接触

3.4 有限长滚子线接触

3.4.1 线接触模型

3.4.2 不同滚子圆角半径对接触压力的影响

3.5 同质弹性微滑接触

3.6 异质材料微滑接触

3.7 von-mises应力求解

3.8 粗糙表面微滑接触

3.8.1 正弦粗糙表面微滑接触

3.8.2 非高斯粗糙表面微滑接触

3.9 本章小结

第4章 微动接触

4.2 微动接触模型

4.3 同质微动接触

4.3 异质微动接触

4.4 粗糙表面异质微动接触

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

当接触体在平面上受到切向力和法向力的联合作用时,但是切向力的大小不足以使两个接触体发生宏观的相对滑动,这时的接触问题会变成微滑接触问题。在工程实际中,如螺栓、齿轮和铰链等机械零件不可避免的会常在小幅振动的工况下工作,在这种情况下机械零件之间的接触就变成了微滑接触,而且这些零部件的表面基本上都是非光滑的。
  本研究主要内容包括:⑴在求解微滑接触问题过程中,表面弹性变形的计算是非常耗费时间的一部分,所以介绍了离散卷积快速傅里叶变换方法和多重网格积分法来加速弹性变形求解,并在计算速度和相对误差方面进行了比较,相较而言,离散卷积快速傅里叶变换方法更加适用于弹性变形求解。⑵离散卷积快速傅里叶变换方法结合共轭梯度法可以快速精确地求解粗糙表面法向接触问题,经过计算发现这种方法适用于不同粗糙表面和不同形状的点、线、面接触问题的求解。⑶在法向接触的基础上加入切向力作用,法向接触问题变成了微滑接触问题,计算求解不同切向力的同质和异质微滑接触的表面应力,并分析不同的非高斯粗糙表面对微滑接触最大表面应力的影响。将上述方法运用于粗糙表面的微动接触问题,同样可以精确快速求解,并与微滑接触进行比较分析。

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