專利名稱：一種確定固定結合面法向接觸剛度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種確定固定結合面法向接觸剛度的方法，具體是一種基于結合面兩個接觸表面的微觀形貌，采用理論計算的確定方法。
背景技術：
在復雜機械系統(tǒng)如機床、大型飛機中存在大量的結合面，由于結合面的連接特性呈非線性，如果無法科學有效地處理機械系統(tǒng)結合面問題，將會在產(chǎn)品的設計、制造與裝配環(huán)節(jié)面臨許多難題，因此，準確建立結合面特性參數(shù)模型將為復雜機械系統(tǒng)的設計提供理論基礎，提高整機性能預測能力。在結合面特性參數(shù)模型中，結合面接觸剛度是重要的特性參數(shù)之一。結合面兩個接觸表面在微觀尺度下是粗糙不平的，通常認為是由宏觀形狀誤差、波紋度和粗糙度三種尺度的表面疊加而成，因此當兩個機加工表面相互接觸時，結合面處的接觸行為僅發(fā)生在一些離散的微凸體上，而這些微凸體的接觸狀態(tài)決定了結合面處的接觸剛度。因此研究結合面兩個接觸表面的微觀形貌及微凸體的接觸狀態(tài)對結合面接觸剛度的影響規(guī)律將有助于準確確定結合面特性參數(shù)模型。由于粗糙表面形貌復雜，微凸體形狀不規(guī)則且無規(guī)律性，目前國內(nèi)外學者在研究結合面微觀接觸行為時采用的方法是用球或者橢球等規(guī)則幾何體模擬粗糙峰，將實際的微凸體接觸行為簡化為這些規(guī)則幾何體的接觸行為。這種對微觀接觸行為的研究是建立在許多假設條件的情況下進行的，雖然接觸模型一直在發(fā)展、完善，但現(xiàn)有的接觸模型基本上仍都存在以下問題1、將兩個粗糙表面的接觸簡化為一個剛性平面和一個粗糙面的接觸；
2、將結合面處單對微凸體的復雜接觸行為簡化為剛性平面與單個等效微凸體之間的接觸；
3、在研究整個表面的接觸行為時，假設表面輪廓高度服從某種函數(shù)分布如正態(tài)分布，采用表面粗糙度統(tǒng)計參數(shù)如平均曲率半徑等；4、局限于在粗糙度尺度層面研究結合面處接觸剛度，沒有考慮幾何形狀即波紋度、宏觀形狀誤差對結合面接觸剛度的影響規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有結合面接觸模型中存在的一些不足，提供一種確定固定結合面法向接觸剛度的方法。包括以下步驟計算局部小結合面法向靜態(tài)剛度1)建立接觸表面擬合微凸體特征參數(shù)矩陣根據(jù)粗糙表面形貌數(shù)據(jù)，選用一種合適的規(guī)則幾何體形狀來模擬粗糙峰，提取各個擬合微凸體的形狀參數(shù)(A1, A2,……，AP)和峰頂位置坐標(X，Y)，Z)，建立該粗糙表面的擬合微凸體特征參數(shù)矩陣
權利要求
1. 一種確定固定結合面法向接觸剛度的方法，其特征在于，包括以下步驟計算局部小結合面法向靜態(tài)剛度1)建立接觸表面擬合微凸體特征參數(shù)矩陣根據(jù)粗糙表面形貌數(shù)據(jù)，選用一種規(guī)則幾何體形狀來模擬粗糙峰，提取各個擬合微凸體的形狀參數(shù)(A1, A2,……，Ap)和峰頂位置坐標(X，Y，Z)，建立該粗糙表面的擬合微凸體特征參數(shù)矩陣
全文摘要
本發(fā)明公開了一種確定固定結合面法向接觸剛度的方法，計算局部小結合面法向靜態(tài)剛度，建立接觸表面擬合微凸體特征參數(shù)矩陣，建立單對微凸體接觸剛度表達式kn，則結合面法向接觸剛度為Kn＝∑kn，整個結合面的法向接觸剛度為Ktot＝∫∫KP(P(x，y))dxdy，能夠直觀了解微凸體之間的接觸信息，能夠考慮由于表面波紋度或者形狀誤差導致表面壓力分布不均勻，從而對結合面法向接觸剛度造成的影響。
文檔編號G06F19/00GK102176218SQ20101060712
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權日2010年12月27日
發(fā)明者莊艷, 張進華, 李小虎, 楊國慶, 洪軍, 王崴 申請人:西安交通大學, 西安瑞特快速制造工程研究有限公司