基于确定性模型的金属表面多尺度接触行为研究.pdf

《基于确定性模型的金属表面多尺度接触行为研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第53卷第3期机械工程学报Vol.53No.32017年2月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGFeb.2017DOI：10.3901/JME.2017.03.111*基于确定性模型的金属表面多尺度接触行为研究史建成刘检华丁晓宇杨志猛巩浩(北京理工大学机械与车辆学院北京100081)摘要：不同尺度的接触行为对表面功能属性有着明显不同的影响，为了研究金属表面在各个尺度的接触行为，提出了基于确定性模型的粗糙表面各尺度接触行为分析方法，通过设备实测得到加工表面的形貌数据，通过小波滤波器对粗糙表面进行多尺度分解，采用有限元方法建立各

2、个尺度的确定性接触模型，并分析得到金属表面在各尺度下的接触面积随法向接触压力的演变规律。结果显示，伪周期较小的表面分量上量纲一接触面积随量纲一法向载荷近似成斜率相同的线性增长关系，而伪周期较大的表面分量上量纲一接触面积随量纲一法向载荷近似呈现出类指数增长趋势，并随着伪周期的增大曲线更加陡峭。同时分析了不同材料屈服强度对接触行为的影响，最后通过求解高斯表面的接触过程验证了确定性模型和所发现规律的有效性。关键词：多尺度；确定性模型；粗糙表面接触；小波滤波中图分类号：TH123OntheMulti-scaleContactBehaviorofMetalR

3、oughSurfaceBasedonDeterministicModelSHIJianchengLIUJianhuaDINGXiaoyuYANGZhimengGONGHao(BeijingInstituteofTechnology,SchoolofMechanicalEngineering,Beijing100081)Abstract：Themulti-scalecontactbehaviorhasdistinctimpactonsurfacefunctionalperformances.Tostudythemulti-scalecontactbe

4、haviorofmetalsurfaces,amethodbasedondeterministicmodelofroughsurfacesispresented.Inthismethod,thesurfacedataismeasuredusingtheprofilometer,thenthewaveletfilterisusedtodecomposethemeasuredroughsurface.Basedonthefiltereddata,thedeterministicmodelsofroughsurfacescanbebuiltusingfi

5、niteelementmethod.Themethodisusedtoanalyzethevariationofdimensionlesscontactareawithdimensionlesscontactload.Theresultsshowthatthecurvesriselinearlywiththesameslopeinasmallpseudo-period,whilethecurvesinalargepseudo-periodriseinanexponentialtrendandrisewithasteeperratioasthepse

6、udo-periodincreases.Theeffectsofmaterialpropertiesoncontactbehaviorindifferentscalesarealsoanalyzed.Atlast,thepresentedmodelandtheresultsarevalidatedbysolvingtheGaussiansurface.Keywords：multi-scale；deterministicmodel；roughsurfacecontact；waveletfilter解各个尺度的表面形貌对其功能属性的影响和作用*0前言机

7、理。工程中，在挤压力作用下粗糙表面上较高的凸粗糙表面的多尺度接触问题是静密封、摩擦学体首先发生接触，随着挤压力的增大，接触的凸体等研究中基础问题之一。工程中粗糙表面往往呈现开始变形，两表面之间的平均距离减小，进而有更出多个尺度的不平滑特征，表面在压力作用下各尺多凸体进入接触状态。目前国内外学者在粗糙表面度凸体的相互挤压变形构成了两表面之间的接触，接触模型方面进行了大量研究，其研究成果可大致分为以下三类。并随着挤压力的增大，真实接触面积、表面平均距(1)统计性模型：统计性模型采用表面形貌的离，表面应力应变等发生持续变化，并最终影响表统计学参数和信息，

8、结合经典接触力学对粗糙表面面的密封、摩擦、润滑、传热和导电等性能。研究的接触行为进行分析，这类模型通常需要对表面凸粗糙表面