【技术实现步骤摘要】
一种考虑微凸体相互作用的粗糙表面接触模型构建方法及系统
本专利技术属于结合面微观接触机理研究
，特别涉及一种考虑微凸体相互作用的粗糙表面接触模型构建方法及系统。
技术介绍
粗糙表面的接触问题是摩擦学中最重要的研究课题之一。理解和明确物体之间的接触力学行为，对研究润滑、摩擦、磨损及热传导等具体的工程实际问题具有十分重要的作用。经典接触力学普遍假设物体的接触表面是光滑连续的，当两物体接触时，实际接触面积与名义接触面积相等。由于粗糙表面的接触实际是上下表面微凸体的相互作用，使得实际接触面积远远小于名义接触面积，真实接触面积承受过大的接触载荷，导致接触面的压溃、磨损，引起接触零部件的失效。因此，研究粗糙表面在接触过程中真实接触面积与接触载荷的关系，对提高接触零部件的承载能力和使用寿命具有十分重要的理论指导作用。目前，粗糙表面接触模型的建模方法，普遍是通过分析微凸体弹性、弹塑性和完全塑性三种变形状态下接触参数的变化来建立其模型，但这些研究都忽略了平均微凸体相互作用的作用机理，从而影响了相邻微凸体的接触行为，导致了...
【技术保护点】
1.一种考虑微凸体相互作用的粗糙表面接触模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，获得粗糙表面的微观形貌参数，包括：微凸体的密度η、微凸体的曲率半径R以及粗糙微凸体高度的标准偏差σ；/n步骤2，将粗糙表面的接触力学行为转化为一个粗糙表面与一个刚性光滑平面的接触，获得等效的接触模型；/n步骤3，提取步骤2获得的接触模型中单个微凸体与刚性光滑平面的接触力学行为，利用样板函数建立单个微凸体的接触载荷和真实接触面积模型；其中，将单个微凸体的接触过程分为弹性、弹塑性和塑性变形三个阶段；/n步骤4，利用微凸体高度分布概率密度函数，将单个微凸体的接触刚度模型扩展至整个粗糙表面；...
【技术特征摘要】
1.一种考虑微凸体相互作用的粗糙表面接触模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获得粗糙表面的微观形貌参数，包括：微凸体的密度η、微凸体的曲率半径R以及粗糙微凸体高度的标准偏差σ；
步骤2，将粗糙表面的接触力学行为转化为一个粗糙表面与一个刚性光滑平面的接触，获得等效的接触模型；
步骤3，提取步骤2获得的接触模型中单个微凸体与刚性光滑平面的接触力学行为，利用样板函数建立单个微凸体的接触载荷和真实接触面积模型；其中，将单个微凸体的接触过程分为弹性、弹塑性和塑性变形三个阶段；
步骤4，利用微凸体高度分布概率密度函数，将单个微凸体的接触刚度模型扩展至整个粗糙表面；考虑微凸体相互作用的影响，获得微凸体间平均相互作用的变形量C，对实际微凸体接触数目进行修正；建立考虑微凸体相互作用的粗糙表面接触模型。
2.根据权利要求1所述的一种考虑微凸体相互作用的粗糙表面接触模型构建方法，其特征在于，步骤3的单个微凸体的接触过程中：
在弹性阶段，弹性阶段微凸体的变形量ω、真实接触面积ae与接触载荷fe的关系为，
ae(ω)＝πRω；
式中，E为两接触材料的复合弹性模量，R为微凸体顶端等效曲率半径；
在塑性变形阶段，塑性变形阶段微凸体的接触面积ap、接触载荷fp分别与变形量ω之间的关系为，
ap(ω)＝2πRω，fp(ω)＝Hap＝2πRωH；
式中，H表示两接触面中较软材料的硬度；
在弹塑性阶段，弹性临界变形量为，
式中，μ表示平均接触压力系数，与较软材料的泊松比υ有关，μ＝0.4645+0.3141υ+0.1943υ2；
完全塑性临界点ω2为ω2＝110ω1
构造样板函数
真实接触面积和接触载荷模型分别为，
aep(ω)＝πRω[1+h(ω)]，
3.根据权利要求2所述的一种考虑微凸体相互作用的粗糙表面接触模型构建方法，其特征在于，步骤4中，建立微凸体间平均相互作用的变形量C模型的步骤具体包括：
在二维欧几里得空间中，微凸体均匀分布，以最先接触的微凸体作为参考微凸体，其到第m个微凸体之间的平均距离表示为，
式中，m为相互作用影响下的相邻微凸体数目，η为微凸体面密度，Γ为表示伽马函数；
由微凸体接触引起的相邻微凸体变形为，
式中，p0表示最大赫兹法向载荷，rb表示接触区域半径，ha为单个微凸体的高度，ha＝3×σs，σs为微凸体高度标准差，通过测量的粗糙表面高度标准差σ计算获得，
给定一个接触的微凸体，由该...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玲，王晶晶，史小辉，吕刚，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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