基于stribeck摩擦模型的干摩擦滑块接触问题有限元分析

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1、中国机械工程第2l卷第1o期2010年5月下半月基于Stribeck摩擦模型的干摩擦滑块接触问题有限元分析唐进元周炜陈思雨中南大学现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室，长沙，410083摘要：以干摩擦滑块模型为对象，基于有限元理论研究了Stribeck摩擦奈件下的准静态单边接触问题，探讨了Stribeck摩擦对接触求解的影响。研究结果表明：随着接触体相对速度的改变，摩擦因数相应变化，接触面上的应力与位移的分布随之改变，应力最大相对误差达1。0．08；Stribeck模型考虑了速度对摩擦因数的影响，更

2、能描述接触的真实情况。利用编制的软件包和ANSYS对比分析了库仑摩擦时滑块的应力分布，从而验证了自制软件包的正确性。关键词：有限元；Stribeck摩擦模型；干摩擦滑块；接触中图分类号：0343．3文章编号：1。04—132X(201O)10—1218—04FEMAnalysisofContactProblemofSlidingBlockunderDrvFrictionBasedonStribeckFrietionModelTangJinyuanZhouWeiChenSiyuKeyLaboratoryof

3、ModernComplexEquipmentDesignandExtremeManufacturing，Centra】SouthUniversity。Changsha，410083Abstract：Basedonfiniteelementtheory，thecontactproblemofslidingblockwasstudiedwiththeapplicationofStribeckfrictionmodel，andthestressanddisplacementdistributionofslidi

4、ngblockwereobtained．Thenumericalresultsshowthat：thestressdistributiononcontactsurfaceiSrelativetotherelativevelocityofslidingblockandfrictioncoefficient，andthemaximumrelativeerrorofstresscanbe1O0．08．Thenon一1inearStribeckfrictionmodelcanbetterdescribethere

5、a1situationofcontactsurface，becauseoftheconsiderationofimpactoftherelativevelocitytothefriction．Final—lY，withthedesignedprogramandANSYSsoftware，thecomparisonofthestressdistributionunderCoulomhfrictionconditionwaspresented，whichvalidatedtheaccuracyofthedes

6、ignedprogram．Keywords：FEM；Stribeckfrictionmodel；mass；contact0引言杂的接触问题时其优势尤其明显。但在处理摩擦干摩擦出现在许多工程问题中，如制动系类问题时，只能使用软件自带的几种摩擦模型，对统口]、加工机床一、轴承和齿轮等，许多学者Stribeck等非线性摩擦模型不能或难以处理，限对其进行了研究，但在处理时几乎都将物体之间制了其处理特定问题的能力。的摩擦因数视为常数，如单颖春等胡利用库仑本文所研究的干摩擦滑块模型源于工程中一摩擦模型提出了平面接触和

7、复杂接触运动条件下系列接触场合的简化(接触目标体可假定为刚求解摩擦力的数值轨迹跟踪法，并将其用于计算体)，结合文献[1o]中论述的Stribeck摩擦模型，凸肩复杂接触面内的非线性摩擦力；Hamraoui用有限元方法分析滑块一皮带接触模型的平面应等_g研究了两个滚筒在库仑于摩擦条件下的传热力特征，探讨接触体之间相对速度的变化对接触问题。文献[10]提出了Stribeck摩擦模型，认为应力的影响。研究表明：用有限元方法准确求解干摩擦条件下两接触体问的相对切向速度与摩擦Stribeck非线性摩擦模型在简化处理

8、条件下的二因数存在着一定的非线性关系。由此可见，用传维接触问题是成功的，接触体之间的相对速度对统的库仑摩擦模型研究物体的干摩擦接触势必会接触问题的求解有影响。影响到问题的真实求解，这对高精度的分析是不1干摩擦滑块接触问题的分析模型利的。目前，在求解摩擦类接触问题时，大多借用商分析模型如图1所示，为使问题简单化，本文业有限元软件，其优点是省略了复杂的程序编制在准静态条件下研究干摩擦滑块接触问题，假定工作，可以得到比较理想的离散网