接触刚度

摘要： 粗糙界面的接触问题在工业装备中有着广泛的应用,其接触刚度的量化对装配体整体稳定性的评估都起到至关重要的作用。然而,因为接触表面先天所具有的多尺度和分形的粗糙特征,整个压缩过程中接触界面间接触刚度的预测都非常困难。通过将动态分辨率的思想融合到粗糙表面的球型粗糙峰表征方式里,提出了一个多尺度粗糙接触力学MBMA模型。基于MBMA模型,在文中对整个压缩过程中的界面接触刚度进行了量化研究,并分析了接触刚度对粗糙表面形貌参数的敏感性,随后提出了一个模拟真实粗糙界面之间接触特性的仿真等效方法,它是通过将粗糙接触界面等效为一层正交各向异性材料薄层,调整薄层的材料属性来精确控制接触界面之间法向和切向接触刚度来实现的。通过在薄层与部件之间施加“绑定”约束,可以进一步地消除接触非线性,将非线性接触问题简化为线性问题,极大提高计算效率。

摘要： 螺栓连接结合面的接触特性是影响机械系统动静态特性的关键。当结合面处于振动疲劳状态时,会导致阻尼增大和共振频率减小,因此建立精确的栓接结合面接触模型对研究整个机床的动态特性有着十分重要的意义。结合Greenwood和Williamson给出的塑性指数表达式、统计学的粗糙度参数和分形参数,建立了与微凸体频率序数相关的塑性指数模型,从而根据塑性指数得到微凸体弹性-弹塑性-塑性变形的临界频率序数,并基于赫兹接触理论,通过对不同频率区间内微凸体的积分得到整个结合面的接触载荷和接触刚度。最后,通过有限元仿真与试验相结合共同验证了理论模型的正确性,证明该理论模型具有较强的工程应用价值。

摘要： 为解决分形接触理论中最大接触面积难以准确计算导致结合面实际接触面积难以有效获取的问题,基于离散化数值计算方法建立了一种结合面实际接触面积的计算方法,并将该方法与结合面接触刚度理论模型相结合,建立了一种新的钢玄武岩纤维树脂混凝土(BFPC)结合面接触刚度计算方法。通过模态实验对五种预载荷下的钢BFPC结合面组件的接触刚度进行了测量,将实验结果与理论计算结果对比分析,确定了二者的相对误差均小于6.0%。

摘要： 近年来,仿人灵巧手成为热门的研究方向,大量学者对灵巧手抓持稳定性进行了研究。刚度是影响灵巧手抓持稳定的一个重要因素,本文基于旋量理论综合研究了灵巧手关节刚度和接触刚度与扰动力作用下的被抓持物体位姿变化的关系,在旋量空间中得出了广义刚度。并针对扰动力造成的软指与物体间的滚动情况,提出了一种等效接触切向刚度的方法。在广义刚度的基础上提出了扰动力椭球的概念,并以此定义了一种抓持稳定性指标。最后,设计了一个三指灵巧手对建立的理论模型进行了实验验证,证明了理论模型的有效性。

摘要： 针对国产RV减速器承载能力低、运动精度低、整机寿命短等瓶颈问题,本文基于摆线轮齿面修形表征方法,构建摆线轮与针轮之间的啮合侧隙分布函数,系统研究负载作用下,摆线轮与针轮之间的载荷分布规律,提出摆线轮与针轮之间最大啮合力的判定方法,结合摆线针轮传动的接触强度分析理论及多齿接触承载分析理论,建立了摆线针轮传动机构的承载能力评估模型,并探究偏心距对摆线针轮传动承载能力的影响规律。结果表明:随着偏心距在一定范围内增加,摆线针轮承载能力系数先增后减,偏心距为0.98 mm时承载能力最高,并通过有限元分析验证其准确性。

摘要： 对于机器人用薄壁角接触球轴承而言,在满足其一定寿命的基础上,接触刚度是轴承第一性能指标,轻量化是其另外一个重要指标,为此,以某机器人用薄壁角接触球轴承为对象,对其结构参数进行了多目标优化设计。首先,根据轴承的实际工况要求,建立了以内圈沟道曲率半径系数、外圈沟道曲率半径系数、滚珠直径、节圆直径和滚珠数为影响因素,以接触刚度、接触疲劳寿命和质量为目标函数的薄壁角接触球轴承优化数学模型,并采用数值模拟计算方法,得到了每个因素不同水平值所对应的目标值;然后,基于正交试验法对轴承结构参数进行了多目标优化设计;最后,通过极差分析和综合平衡分析法确定了轴承的最优结构参数。研究结果表明:针对一定寿命条件、较高刚度和轻量化的设计要求,采用正交试验法对轴承进行多目标优化设计是一种高效可行的方法,可对其他类型轴承的优化设计提供有价值的参考。

摘要： 基于接触分形理论,采用Hermite插值法建立单个微凸体弹塑性变形阶段的接触面积模型,同时引入平均接触压力参数,弥补了单一微凸体接触载荷建模时存在的不连续缺陷,进而建立了接触刚度模型,在此基础上提出了一种固定结合面加载过程中的法向接触刚度分形模型,并通过对模型的仿真计算直观地揭示了各相关参数的影响规律,以及法向接触刚度和法向接触载荷的关系。仿真结果表明,加载过程中固定结合面无量纲法向接触刚度随着分形维数的增大而增大,且分形维数取值范围不同时增长速率不同;随着特征尺度系数的增大而减小,但是在分形维数取值1.1~1.4时,特征尺度系数的变化对无量纲法向接触刚度的影响不明显;随着塑性指数的增大而增大;随着接触载荷的增大而增大。

摘要： 接触轨不平顺直接作用于受流器并影响中低速磁浮列车的受流质量.为研究接触轨不平顺及接触刚度对受流器的动力学响应,本文建立了中低速磁浮列车动力学模型与刚柔耦合靴-轨动力学模型,定义离线率、接触力合格率为受流质量的评价指标,通过仿真计算了阶跃不平顺工况下靴轨接触刚度对受流质量的影响.研究表明:离线率随接触刚度的增加而减小,接触力合格率先随接触刚度的增加而增加,后随接触刚度增加而减小.为保证中低速磁浮列车线路运行时的受流质量,靴轨接触刚度应取1×107 N/m.

摘要： 以某型燃气轮机为研究对象,根据Hertz接触理论和集中质量法,建立了中介轴承-双转子模型,利用Lagrange方程建立系统动力学方程,采用四阶Runge-Kutta法对方程进行求解.分析中介轴承径向游隙和接触刚度变化时系统的全局分岔图,利用相图、庞加莱截面图及信号频谱图等分析方法,研究中介轴承不同参数下的系统非线性响应特性.结果表明:随着中介轴承径向游隙和接触刚度的增加,系统出现倍化分岔、Hopf分岔、混沌状态等非线性行为.该结论有助于研究双转子系统的非线性响应特性,为双转子系统的设计优化提供理论基础.

摘要： 机械结合面的动态接触特性对评估机床整机性能有着重要的意义.针对混合润滑状态下固定结合面复杂的接触特性,提出了一种结合面的法向接触刚度与阻尼模型.采用三维Weierstrass?Mandelbrot函数获得粗糙表面形貌,并基于分形理论建立了结合面固体部分的接触刚度与接触阻尼模型;根据平均流动的广义雷诺方程建立了液体油膜接触刚度与阻尼模型,其中油膜接触刚度是固体表面接触刚度的函数,实现了油膜接触刚度与固体接触刚度的耦合.通过仿真分析了固体、液体油膜以及结合面的刚度阻尼特性,结果表明:液体油膜接触阻尼远大于固体接触阻尼,结合面的接触阻尼特性主要取决于油膜接触阻尼;在接触前期油膜接触面积所占比例较大,结合面的接触刚度主要由油膜接触刚度主导,随着固体真实接触面积的增加,液体油膜接触刚度占结合面接触刚度的比率越来越小,最后转变为固体接触刚度主导结合面的接触刚度.

摘要： 针对目前结合面接触刚度有限元计算模型局限于单一尺度,难以综合研究形状误差、波纹皮、粗糙皮影响的问题,结合小波分析技术,提出一种基于零件表面实现测数据的多尺度结合面接触刚度递阶计算方法.首先,在分析零件表面形貌尺度特征的基础上,建立基于多尺度形貌特征的接触刚度递阶计算模型,通过宏观尺度接触分析获取接触压力分布,选取特征点进行微观尺度接触分析获取接触压力与微观接触刚度的关系,宏微观综合确定结合面接触刚度;然后,应用小波分析技术分频提取实测零件不同尺度的形貌特征,并进行宏观及微观形貌重构;进而,根据重构形貌建立宏/微观表面的有限元接触模型,进行两种尺度的有限元弹塑性接触分析,宏/微观特征结合获取包含界面完整形貌信息的法向接触刚度,并通过实验验证了多尺度法向接触刚度预估方法的有效性.

摘要： 工程实践中发现，航空发动机中涡轮叶片结构失效有相当比例是由高循环疲劳导致的，为了减小叶片结构在工作过程中的振动应力，设计者会在叶片结构设计中引入摩擦阻尼减振装置，主要包括：缘板阻尼器、叶冠、凸肩。建立了分析阻尼器接触面上接触刚度的有限元模型,考查了影响接触刚度的因素,重点分析了接触面上正压力和摩擦系数对接触刚度的影响;推导出接触刚度变化时的迟滞曲线方程,并进一步分析了接触刚度的变化对阻尼器减振效果的影响.

摘要： 本文指出颗粒材料由颗粒和颗粒间空隙组成,具有高度随机性和非均质性.颗粒材料在外部载荷作用下的宏观力学行为是非常复杂的.复杂性来源于宏观力学行为取决于离散颗粒的尺寸和空间分布.本文通过颗粒单元法进行数值试验,研究侧向受约束的随机排列颗粒材料的结构刚度系数与接触刚度系数比的关系.接触刚度系数比是接触点处切向接触刚度系数和法向接触刚度系数的比值.结构刚度系数是定义在宏观水平的参数,接触刚度系数比是定义在细观水平的参数.数值试验中考虑了不同的接触力计算模型,不同的颗粒尺寸分布和这些因素的各种组合.数值结果显示,不管这些因素如何变化,结构刚度系数和接触刚度系数比的关系满足对数线性关系.

摘要： 本文基于Persson接触理论提出一种新的接触模型,优化了分布式拉杆转子轮盘接触刚度的求解方法.对于分布式拉杆转子轮盘接触刚度的研究较多使用的是Hertz接触理论.Hertz接触理论把轮盘间的接触等效为微观微凸体弹性半球之间的接触过于理想化,不能精确地模拟轮盘接触的实际情况;且Hertz接触理论中弹性半球接触角大于30°时计算结果就会出现很大误差.

摘要： 本文建立了两盘拉杆式转子轴承系统动力学模型,模型受不平衡力和非线性油膜力激励,拉杆转子轮盘之间接触刚度由接触理论计算得到,采用4阶龙格库塔法进行求解,并使用分岔图和Poincare映射对比分析了不同的转速下,拉杆转子与单盘整体转子的非线性动特性的差异.通过研究得到以下结论:随着转速变化,相比于单盘整体式转子,考虑盘间接触效应的影响会使系统非线性动力学行为更加复杂,在中高转速范围内拉杆转子系统响应状态在周期运动与准周期运动或混沌运动状态之间出现多次反复,拉杆转子系统初次发生分岔的转速值变大,响应的幅值减小,在低转速范围内,盘间接触状态对系统状态影响较小,系统不受转速变化影响.研究取得的相关结论,对建立更合理的拉杆转子的动力学模型有一定的参考意见,对加深对拉杆式转子运行中动力学特性的理解有一定的帮助.

摘要： 采用准连续介质方法建立了单晶铜纳米压痕实验的多尺度仿真模型,进行计算机数值仿真.模拟了不同曲率半径的圆柱形压头对单晶铜工件的纳米压痕过程,由模拟所得的加载、卸载曲线,根据Oliver-Pharr方法计算了不同半径压头时工件的接触刚度和纳米硬度值.由结果可知:(1)接触刚度未表现出尺寸效应,它不随压头尺寸变化而改变,而是在一条近似水平线上下波动.(2)纳米硬度存在明显压头尺寸效应,随着压头半径增大纳米硬度逐渐减小.(3)较小压入深度情况下,纳米硬度值可能远大于常规测量值.

摘要： 本文提出了一种新的基于压电复合悬臂梁接触谐振的薄板结构无损检测方法,该方法以梁探针和待测材料之间的局部接触刚度为识别参数.在该方法中,材料或结构的局部接触刚度检测由一套自制的无损检测系统来完成.所使用的悬臂梁自由端装有锥形探针,探针与待测结构表面接触,梁下表面贴有压电片,在交变信号激振下压电片带动悬臂梁与待测结构发生接触谐振,压电梁的谐振频率与系统的接触刚度之间的存在一定的解析关系,这个关系可使用一个接触谐振力学模型得到,依据所获得的检测区域接触刚度信息可对待测结构的健康状态做出评估.通过有限元计算,发现样品的局部接触刚度对于典型的缺陷,如孔洞、裂纹、界面脱粘、硬夹杂等,都非常敏感,尤其当这些缺陷在亚表面时.检测系统集成在一个LabVIEW中的自动控制系统,可完成对待测结构接触刚度的三维扫描.实验测试结果表明,刚度大的悬臂梁更有利于缺陷的检测.利用这套无损检测新方法和系统,对复合结构的格栅脱落、复合板的界面脱粘、复合板的背面缺陷进行了检测,效果很好,横向精度可以达到1mm左右,可以与超声检测相比.这套基于局部刚度的无损检测方法和系统尤其适用于薄板、薄壳、复合材料等偏软结构的无损检测,可以与超声检测形成互补.这种方法在医学弹性成像中也有很好的应用前景.

摘要： 在离散元数值试验中,微观参数的取值直接决定着宏观参数.目前微观参数的研究多针对窄级配土、小尺寸的试样,基于宽级配粗粒土微观参数的研究较少.本文采用离散单元法,根据某水利工程宽级配粗粒料试验级配,采用常规大型三轴压缩试样尺寸,分析了线性接触模型中颗粒接触刚度和摩擦系数等微观参数对初始弹性模量、初始体积模量以及峰值强度的影响规律.研究发现:初始弹性模量和初始体积模量均随着刚度比的增大而减少,当刚度比较大时,峰值强度表现为明显的下降趋势;颗粒摩擦系数的大小对峰值强度的影响显著,当摩擦系数小于0.8时,对初始弹性模量和初始体积模量的影响较大.建议了针对大尺寸试样、宽级配数值试验的刚度比取值范围为1.0～5.0,摩擦系数取值为0.4～0.8.

摘要： 为了使在侧面碰撞台车试验中复现出在整车侧面碰撞试验中车门的不同位置的不同侵入速度,在台车试验中加入不同的接触刚度和阻尼来试验.本文建立了侧面碰撞的质量模型,基于试验数据再通过递推最小二乘法来估计车门不同部位的刚度与阻尼值.经过验证,能与试验数据取得较好的一致性.

摘要： 车身有限元分析的误差由多方面原因引起．以某车发动机罩为例，对考虑和不考虑零件问相互接触的扭转刚度和侧向刚度的仿真结果与实验数据进行了对比．对典型车身结构的建模过程中遇到的问题和处理方法进行了阐述．

摘要： 本发明涉及车辆高强度一级渐变刚度板簧刚度与接触载荷的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据车辆悬架系统的空载载荷、额定载荷、空载偏频和额定载荷偏频设计要求值，对车辆高强度一级渐变刚度板簧的主簧加紧刚度、主副簧复合加紧刚度、开始接触和完全接触载荷进行设计。通过样机及车辆行驶平顺性试验可知，本发明所提供的车辆高强度一级渐变刚度板簧刚度与接触载荷的设计方法是正确的，为高强度一级渐变刚度板簧设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础；同时，利用该方法，可提高产品设计水平、产品质量和车辆行驶平顺性；同时，还可降低设计及试验测试费用，加快产品开发速度。

摘要： 本发明涉及等偏频型两级渐变刚度板簧的刚度与接触载荷的匹配方法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据车辆悬架的空载载荷、额定载荷、及悬架偏频设计要求值，对等偏频型两级渐变刚度板簧的主簧夹紧刚度、主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度和主副簧的总复合夹紧刚度，及第1次和第2次开始接触载荷和第2次完全接触载荷分别进行匹配设计。通过样机车辆行驶平顺性试验可知，本发明所提供的等偏频型两级渐变刚度板簧的刚度与接触载荷的匹配方法是正确的。利用该方法可得可靠的刚度与接触载荷的匹配设计值，满足在不同载荷下的悬架等偏频设计要求，提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

摘要： 本发明公开了一种可无接触调节负刚度的准零刚度隔振器，包括隔振箱体，以及安装在隔振箱体内部的防倾覆装置、负刚度电磁调节装置和正刚度弹簧调节装置；所述隔振箱体包括下支撑平台、上支撑平台和四个围合在上下支撑平台之间的侧板；所述防倾覆装置包括四个依次首尾设置的防倾覆机构，四个防倾覆机构沿对角线对称布置，中部围合形成中央区；所述负刚度电磁调节装置包括两个相对设置的负刚度产生模块，负刚度产生模块面向中央区；所述正刚度弹簧调节装置安装在中央区内。本发明的有益效果为：本发明具有低固有频率和高静承载能力的特性，可在保证承载能力的前提下使共振频率很低，从而拓宽隔振频带、提高隔振效果；并且可根据实际需求调节正刚度和负刚度。

摘要： 本发明涉及等偏频型两级渐变刚度板簧的刚度与接触载荷的匹配方法，属于车辆悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据车辆悬架的空载载荷、额定载荷、及悬架偏频设计要求值，对等偏频型两级渐变刚度板簧的主簧夹紧刚度、主簧与第一级副簧的复合夹紧刚度和主副簧的总复合夹紧刚度，及第1次和第2次开始接触载荷和第2次完全接触载荷分别进行匹配设计。通过样机车辆行驶平顺性试验可知，本发明所提供的等偏频型两级渐变刚度板簧的刚度与接触载荷的匹配方法是正确的。利用该方法可得可靠的刚度与接触载荷的匹配设计值，满足在不同载荷下的悬架等偏频设计要求，提高车辆行驶平顺性和安全性；同时，降低设计及试验费用，加快产品开发速度。

摘要： 本发明涉及车辆高强度一级渐变刚度板簧刚度与接触载荷的设计方法，属于悬架钢板弹簧技术领域。本发明可根据车辆悬架系统的空载载荷、额定载荷、空载偏频和额定载荷偏频设计要求值，对车辆高强度一级渐变刚度板簧的主簧加紧刚度、主副簧复合加紧刚度、开始接触和完全接触载荷进行设计。通过样机及车辆行驶平顺性试验可知，本发明所提供的车辆高强度一级渐变刚度板簧刚度与接触载荷的设计方法是正确的，为高强度一级渐变刚度板簧设计及CAD软件开发奠定了可靠的技术基础；同时，利用该方法，可提高产品设计水平、产品质量和车辆行驶平顺性；同时，还可降低设计及试验测试费用，加快产品开发速度。

摘要： 本发明涉及一种角接触球轴承接触刚度测量方法及系统，属于轴承刚度测量领域，本方案考虑了润滑效应，并且通过角接触球轴承润滑接触刚度和接触角的耦合迭代计算，得到符合精度阈值的滚动体与内圈的接触角和滚动体与外圈的接触角，提高了测量的准确性，可为轴承参数设计和寿命估算提供更为精确的技术参数。

摘要： 本发明公开了一种接触刚度可调的冲击加载装置及其接触刚度调节方法，接触刚度可调的冲击加载装置包括依次固定连接的锤头、刚度变化装置以及配重装置，刚度变化装置包括本体和设置在本体外周的多个配重转移部，配重转移部内侧固定有导轨；本体上设置有多个可伸缩的弹射杆，弹射杆端部设置有第一滚轮滑块，第滚轮滑块和固定在配重转移部上的导轨形成导轨副，配重装置外周面设置有第二轮滚滑块。通过导轨滑块副，实现配重转移部的位置的调整，进而可调整冲击加载装置的刚度，使得冲击加载装置的接触刚度不需要拆解整个装置就能调控，避免了配件的频繁更换，使得试验结果更加准确便捷。从而达到试验所需接触刚度的要求，更符合实际要求，操作方便。

摘要： 本发明公开了一种行星轮系非赫兹接触的接触刚度计算与动力学建模方法。所述接触刚度计算方法的步骤如下：获取轮齿表面测试数据；采用渐开线加权补偿方法将轮齿表面测试数据与轮齿表面弧度相匹配计算接触刚度。所述动力学建模方法按照上述方法计算接触刚度；然后将轴向抗压刚度、弯曲刚度、剪切刚度、计算的接触刚度等带入行星轮系动力学模型，采用ode45计算方法对动力学方程进行求解，获得轮齿的振动数据；对轮齿的振动数据进行分析获得轮齿的受力。将轮齿表面的接触形式考虑为非赫兹接触，充分考虑轮齿表面的微观形貌，减小接触刚度的计算误差，提高动力学建模的准确性，提高接触特性分析、振动特性预估、功率损耗计算、寿命预测的准确性。

摘要： 本发明涉及一种角接触球轴承接触刚度测量方法及系统，属于轴承刚度测量领域，本方案考虑了润滑效应，并且通过角接触球轴承润滑接触刚度和接触角的耦合迭代计算，得到符合精度阈值的滚动体与内圈的接触角和滚动体与外圈的接触角，提高了测量的准确性，可为轴承参数设计和寿命估算提供更为精确的技术参数。

摘要： 本发明公开了一种结合面接触刚度和单位接触面积比快速测量装置，包括通过信号线连接的加载装置和测量装置；加载装置包括支架，沿支架竖轴方向，从支架顶板至支架底板之间依次设置有加载组件、上试件、下试件、支撑组件和调整组件；测量装置包括主机以及与主机通过信号线连接的液压控制系统，液压控制系统通过信号线与加载组件连接。发明结合面接触刚度和单位接触面积比快速测量装置，通过结合面接触刚度和单位接触面积比等的快速测量，可以获得结合面横向接触刚度、纵向接触刚度、结合面的相对位移、结合面单位接触面积比、结合面迟滞阻尼损耗；通过并行测量结合面各个参数，提高了上述测量参数的准确性、可靠性。