[發明專利]一種確定固定結合面法向接觸剛度的方法

有效

• 申請號: 201210038837.6
• 申請日: 2012-02-20
• 公開（公告）號: CN102608167A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李寶童;洪軍;劉春青;莊艷;杜飛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

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：

(一)測量并后處理接觸表面微觀形貌：

利用三維形貌測量儀器分別獲得結合面處兩個接觸表面的微觀形貌數據，用旋轉拋物體擬合接觸表面的微凸體，并提取各個擬合微凸體的形狀參數及其頂點在接觸表面上的空間位置坐標即x、y、z坐標；

(二)建立結合面接觸電阻R_C與法向接觸剛度K_tot之間的關系

(1)建立結合面接觸電阻R_C的表達式

對單對微凸體側接觸進行接觸受力分析，根據接觸力學得到接觸區域的接觸面積A與接觸表面之間的距離d之間的關系：A＝A(d)，則接觸面積A在接觸表面上的投影A_n的表達式為：A_n＝Acosθ，其中，θ為接觸角；

單對微凸體接觸時若接觸區域為圓，則接觸電阻R的表達式為

R=1.054Ca]]>

式中，a為接觸區域的半徑，其表達式為C為接觸電導率，與兩個接觸表面的電導率C₁、C₂之間的關系為

在各個微凸體接觸對之間的接觸是相互獨立的前提下，結合面接觸電阻可以看作是由各個微凸體接觸對接觸電阻并聯產生的，因此，結合面接觸電阻R_c的計算公式為：

1Rc=Σi=1Nsp1Ri]]>

式中，R_i為第i個接觸對的接觸電阻，N_sp為結合面上所有接觸對的個數；

(2)建立結合面接觸電阻K_tot的表達式

對單對微凸體接觸進行接觸受力分析，F為接觸區域法向方向的接觸載荷，F_n、F_t分別為F在結合面法線方向及切向方向的分量；對于沒有切向滑移的固定結合面，根據彈塑性接觸力學可得接觸載荷F與接觸表面之間的距離d之間的關系：F＝F(d)；因此，單對微凸體接觸的結合面法向接觸載荷F_n的表達式為：F_n＝Fcosθ；根據接觸剛度的定義，可得單對微凸體接觸的法向接觸剛度K_n的表達式為：

在各個微凸體接觸對之間的接觸是相互獨立的前提下，結合面法向接觸剛度可以看作是由各個微凸體接觸對法向接觸剛度的并聯產生的，因此，結合面法向接觸剛度K_tot計算公式為：

Ktot=Σi=1NspKni]]>

式中，為第i個接觸對的法向接觸剛度，N_sp為結合面上所有接觸對的個數。

(3)建立接觸電阻R_C與法向接觸剛度K_tot的關系

根據步驟(1)、(2)，可以分別得到結合面的接觸電阻R_c與接觸表面的距離d、法向接觸剛度K_tot與接觸表面的距離d之間的關系；因此，通過接觸表面之間的距離d可以建立接觸電阻R_C與法向接觸剛度K_tot的關系。