微观随机粗糙表面接触有限元模型的构建与接触分析

发布时间：2024-03-08 18:21

　　基于相关文献提出粗糙表面模拟方法,通过软件工具在ANSYS中建立微观粗糙表面接触有限元模型,利用该模型分析载荷对弹塑性变形和接触面积的影响。结果表明:随着正压力的增大,粗糙表面上不断地有微凸峰与平面发生弹性接触变形,接触斑点(或接触斑点群)的数目逐渐增加,斑点中心区域的弹性变形很快达到最大,微凸峰负荷变形的同时也使斑点四周区域受到挤压;初始接触时,轮廓高度较大的微凸峰率先发生弹性变形,随着压力的增大,金属材料所受应力达到屈服极限同时粗糙表面的弹性变形和塑性变形的集中区域不断增加,真实接触面积不断增大;接触区数目的增多和接触区面积的增加都可以导致接触面上真实接触面积增加;随着压力的增大,真实接触面积的增大并不是由于接触区数目的增多,而是微观接触区面积的增大。

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【部分图文】：

图1粗糙表面的模拟步骤

大量研究结果发现,粗糙表面上微凸峰的高度分布满足高斯分布规律,其表面轮廓具有指数自相关函数关系。在文献[7,10]提出的粗糙表面模拟方法的基础上,文中通过计算机模拟生成了具有指定自相关函数的粗糙表面。基于图1所示的粗糙表面模拟步骤,并利用MATLAB和ANSYS等软件实现了粗糙表....

图2粗糙接触有限元模型的生成步骤

图1粗糙表面的模拟步骤经过查文献[13-15]以及试算后知,为了保证计算效率高和计算收敛,x、y长度一般设置为31μm,取自相关长度βx、βy为10μm,粗糙表面的均方根值Sq为0.2μm。根据图1和图2操作步骤,最终得到粗糙度Ra为1.6μm的粗糙实体如图3所示。由于....

图3粗糙表面有限元模型

经过查文献[13-15]以及试算后知,为了保证计算效率高和计算收敛,x、y长度一般设置为31μm,取自相关长度βx、βy为10μm,粗糙表面的均方根值Sq为0.2μm。根据图1和图2操作步骤,最终得到粗糙度Ra为1.6μm的粗糙实体如图3所示。由于对MATLAB生成的粗糙....

图4铝合金的应力应变曲线

以工程中常见的铝金属材料作为研究对象,在仿真模块的材料库中输入铝的基本力学性质,包括密度2770kg/m3,弹性模量70GPa,泊松比0.33[16]。同时选择多线性等向强化(MISO)的塑形选项,设置该材料的应力应变曲线如图4所示。制定粗糙表面为接触面,相对的光滑平面为目....

本文编号：3922201