The invention discloses a method for establishing a multi-scale coupled elastic-plastic contact correction model of double sinusoidal waveform surface, which can be used to generate more efficient and accurate elastic-plastic contact analysis model. The projection plane of contact area is divided into grids of different scales by using different step sizes, and the coordinates of grid intersection points are determined, combining the smooth continuity and periodicity of double sinusoidal waveform surface. Large-scale mesh is used to control the height of macro-matrix and the amplitude of double sinusoidal waveform surface. Small-scale mesh is used to control the smooth continuity of double sinusoidal surface and to generate the height matrix of rough surface. Using digital programming technology and cloud point processing technology, three-dimensional solid model and contact plane of rough surface are generated in finite element software. Nonlinear material properties are defined, meshing is divided and contact is defined. Parameters and boundary conditions are used to generate a multi-scale coupled double sinusoidal waveform surface elastic-plastic contact correction model, which provides an effective way for the study of multi-scale coupled contact problems.
【技术实现步骤摘要】
多尺度耦合双正弦波形面弹塑性接触修正模型建立方法
本专利技术涉及一种结合面接触模型建模方法,尤其涉及一种多尺度耦合双正弦波形面弹塑性接触修正模型建立方法,可用于粗糙表面接触问题的研究。
技术介绍
真实的接触表面在微观尺度下都是粗糙的,表面在接触过程中的相互作用对齿轮、轴承、离合器、轮轨等典型机械零部件的接触与摩擦学性能至关重要。接触应力、接触面积与法向变形量等接触特性对机械设备与零件的摩擦、磨损、润滑密封和导热等性能起着关键影响。接触问题是高度非线性的,其分析模型在理论和算法上都存在着许多有待解决的难点。国内外学者对于粗糙表面的表征方法与接触分析开展了大量的研究,先后基于以下假设条件,如微凸体接触相互独立、微凸体峰顶具有相同的曲率半径、忽略微凸体相互作用和宏观基体变形的影响等,先后提出GW模型、CEB模型、KE模型等经典接触模型。上述模型的假设条件,在一定程度上简化了复杂的接触问题,降低了分析与求解难度,但是与真实接触问题存在较大的差异,影响分析结果的真实性和准确性。早期研究中建立的经典模型受客观条件的限制,除以上假设前提的局限性,往往忽略微观与宏观的尺度耦合问题。随着计算机仿真技术和数值求解方法的发展,有限元数值模拟成为研究粗糙表面摩擦学特性的重要方法。目前研究大多基于经典的接触模型与粗糙表面数字表征方法,从微观尺度对单一微凸体以及粗糙表面的接触特性进行分析研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了重点解决圆弧面宏观结构参数与微观接触表面形貌参数耦合的建模问题,提供多尺度耦合双正弦波形面弹塑性接触修正模型建立方法。为了实现上述目的,本专利技术提供的技术方案 ...
【技术保护点】
1.多尺度耦合双正弦波形面弹塑性接触修正模型建立方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:(1)根据研究的接触表面几何特征,确定接触表面在水平面xoy的投影区域,记为区域D;定义投影区域D内任一点P坐标为(x,y),其中x∈[a,b],y∈[c,d],Lx,Ly分别为投影区域D在x轴方向和y轴方向的边长,则有Lx=b‑a,Ly=c‑d;D=x×y={(x,y):a≤x≤b,c≤y≤d};(2)以ΔxR,ΔyR为步长,分别将区域D的边长Lx,Ly等分得到M和N个点,将区域D等分为(M‑1)(N‑1)个大尺度网格,投影区域D内大尺度网格各交叉点的坐标记为
【技术特征摘要】
1.多尺度耦合双正弦波形面弹塑性接触修正模型建立方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:(1)根据研究的接触表面几何特征,确定接触表面在水平面xoy的投影区域,记为区域D;定义投影区域D内任一点P坐标为(x,y),其中x∈[a,b],y∈[c,d],Lx,Ly分别为投影区域D在x轴方向和y轴方向的边长,则有Lx=b-a,Ly=c-d;D=x×y={(x,y):a≤x≤b,c≤y≤d};(2)以ΔxR,ΔyR为步长,分别将区域D的边长Lx,Ly等分得到M和N个点,将区域D等分为(M-1)(N-1)个大尺度网格,投影区域D内大尺度网格各交叉点的坐标记为其坐标值满足I=1,2,···,M,J=1,2,···,N,且有M=Lx/ΔxR+1,N=Ly/ΔyR+1,定义由交叉点围成的区域为大尺度网格,记为(3)以Δxs,Δys为步长,将各大尺度网格再进一步等分为小尺度网格,则分别将区域边长Lx,Ly等分为m和n个点,则投影区域D等分为(m-1)(n-1)个小尺度网格,投影区域D内小尺度网格各交叉点坐标记为其坐标值满足其中i=1,2,···,m,j=1,2,···,n,且有m=Lx/Δxs+1,n=Ly/Δys+1,定义由交叉点围成的区域为小尺度网格,记为(4)定义(M-1)×(N-1)阶矩阵R,矩阵不同位置的元素用于存储相应位置的大尺度网格宏观基体法向高度,即在每一个大尺度网格范围内具有确定的统一高度,不同的大尺度网格的宏观基体高度不同;采用表示大尺度网格的宏观基体法向高度,其取值大小分别为:其中,RI,J表示矩阵R的第I行、第J列元素,1≤I≤M-1,1≤J≤N-1;(5)确定投影区域D中小尺度网格所在的大尺度网格定义(M-1)×(N-1)阶矩阵A存储每个大尺度网格中的...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘楷安,李秋菊,
申请(专利权)人:华北水利水电大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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