基于椭球微凸体的结合面加、卸载特性研究
刘宇龙
兰国生
宋建国
李勇
廖俊涛
康德朋
太原科技大学 机械工程学院,太原 030024
摘要：[目的]针对粗糙结合面微凸体几何形貌非单一性导致接触特性模拟不准确的问题,探究不同离心率下椭球微凸体在法向加、卸载过程中的力学响应机制.[方法]首先,基于三维各向异性分形理论与赫兹接触理论,构建了椭球微凸体法向加、卸载动力学模型;然后,分别在微凸体顶端曲率半径取常数、顶端曲率半径随接触面积动态变化(改进模型)两种边界条件下进行了数值仿真;最后,引入灰铸铁磨削结合面的试验数据进行了对比分析,探讨了分形维数与分形粗糙度对接触特性的主导规律.[结果]数值模拟与试验验证表明,结合面粗糙表面上的微凸体由多重复杂的几何形状共同组成.在引入曲率半径随接触面积动态变化的改进模型中,理论预测值与试验曲线吻合良好,加载阶段误差控制在14％以内,卸载阶段误差控制在22％以内.在弹塑性变形的后半段,试验数据明显向离心率e为0.5～0.7的椭球仿真曲线靠拢,验证了改进椭球接触模型的合理性与工程参考价值.
关键词：结合面椭球微凸体加卸载曲率半径分形理论
分类号：TH113.1(机械学（机械设计基础理论）)TH117.1(机械学（机械设计基础理论）)
论文发表日期：2026-07-31
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 156-165 )
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