【技术实现步骤摘要】
一种基于分形理论的含倾角结合面接触刚度计算方法
本专利技术属于重型机床力学动态特性领域，涉及一种考虑含倾角结合面接触刚度计算方法，具体是考虑材料弹性/弹塑性和完全塑性变形三个阶段，基于分形理论推导了结合面刚度模型。
技术介绍
重型数控机床包含大量的螺栓连接区域，这些螺栓连接的接触特性对机床的加工精度、可靠性和稳定性有着重要影响。结果表明，机床总刚度的60％～80％和总阻尼的90％来自螺栓连接。因此，建立合适的接触刚度模型研究大型数控机床的动态特性具有十分重要的意义。重型机床主要由床身、横梁、立柱等结构组成，并且这些部件是被螺栓连接在一起，栓接组件之间的动态特性与整个机床的动态特性密切相关，又直接影响机床的整体刚度。目前，还没有一种很好的方法来精确地获取结合面的接触参数，特别是重型机床在长期不均匀载荷作用下，某些关键部位(横梁/立柱，床身/基础)会受力不均，使原本理想平面接触出现了倾斜角。倾角出现使得栓接部位的接触刚度发生变化，栓接区域的接触刚度又决定着机床的整体刚度。本专利技术考虑了实际工况，由不均匀载荷、装配误差等导致结合面出现倾角，并将宏观倾角引入到微凸体接触...
【技术保护点】
1.一种基于分形理论的含倾角结合面接触刚度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1结合面表面特征参数的获取，通过ST400三维形貌测得样本件结合面的表面轮廓数据点，利用功率谱密度函数计算表面的分形参数D和G；S2重构倾角下真实接触参数，基于受力特征将宏观倾角接触转换成微观倾角接触考虑到单个微凸体变形中；S3构建出单个微凸体倾角变形方程；S4考虑材料弹性/弹塑性和完全塑性变形三个阶段，建立法向接触载荷和真实接触面积的数学表达式；S5根据上述步骤推导出结合面接触刚度模型。
【技术特征摘要】
1.一种基于分形理论的含倾角结合面接触刚度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1结合面表面特征参数的获取，通过ST400三维形貌测得样本件结合面的表面轮廓数据点，利用功率谱密度函数计算表面的分形参数D和G；S2重构倾角下真实接触参数，基于受力特征将宏观倾角接触转换成微观倾角接触考虑到单个微凸体变形中；S3构建出单个微凸体倾角变形方程；S4考虑材料弹性/弹塑性和完全塑性变形三个阶段，建立法向接触载荷和真实接触面积的数学表达式；S5根据上述步骤推导出结合面接触刚度模型。2.根据权利要求1所述的一种基于分形理论的含倾角结合面接触刚度计算方法，其特征在于，由于微观倾角接触，修正微凸体的最大变形量，构建出微凸体倾角变形方程为：ω＝δ+Δ＝2G(D-2)(lnγ)1/2(2r′)(3-D)+2r′*tana(1)其中分形维数D为表面粗糙峰所占空间的维数；特征尺寸系数G为表面粗糙峰特征尺寸高度；γ是关于表面平度和频率分布密度的参数，γ＝1.5；α为接触倾角；ω为单个微凸体法向的变形总量；δ表示分形函数波峰-波谷的幅值。Δ为倾角导致的单个微凸体变形增量；r′为单个微凸体被理想平面截断的半径；3.根据权利要求1所述的一种基于分形理论的含倾角结合面接触刚度计算方法，其特征在于，利用微凸体等效曲率半径R满足R2＝(R-ω)2+r′2，同时考虑到R＞＞ω，则有如下关系r′2＝2Rω，其微凸体等效曲率半径R为：其中a′表示微凸体被理想平面所截得到横截面积。4.根据权利要求1所述的一种基于分形理论的含倾角结合面接触刚度计算方法，其特征在于，当单个微凸体由弹性变形转变成弹塑性变形时，表示出临界变形ω1c和临界截面积a1c′分别为：如果单个微凸体从弹塑性变形转变成完全塑性变形时，表示出临界变形ω2c和临界截面积a2c′分别为这里等效弹性模量E＝((1-μ12)/E1+(1-μ22)/E2)-1，其中E1、E2、μ1、μ2分别是材料的杨氏模量和泊松比；H为较软材料的硬度，通过硬度计测量材料的硬度并进行比较；H＝2.8σy，其中σy是材料的屈服强度；K为材料硬度相关系数，K...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志峰，姜凯，杨聪彬，田杨，张涛，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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