[發明專利]一種計算兩接觸物體間縫隙寬度的方法有效
| 申請號： | 201811048594.8 | 申請日： | 2018-09-10 |
| 公開（公告）號： | CN109163690B | 公開（公告）日： | 2020-06-02 |
| 發明（設計）人： | 王志遷;劉幸娜;尚軍 | 申請（專利權）人： | 河南師范大學 |
| 主分類號： | G01B21/02 | 分類號： | G01B21/02;G06F17/18 |
| 代理公司： | 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139 | 代理人： | 路寬 |
| 地址： | 453007 河*** | 國省代碼： | 河南;41 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 計算 接觸 物體 縫隙 寬度 方法 | ||
1.一種計算兩接觸物體間縫隙寬度的方法，其特征在于，依次包括以下步驟：
(1)將兩接觸物體分別記為第一物體和第二物體，分別獲取第一物體和第二物體的楊氏模量E1和E2、硬度H1和H2、泊松比v1和v2；
(2)假設兩接觸物體表面存在許多微小的凸起，凸起的高度服從高斯分布，即
其中，f1(z1)和f2(z2)分別表示第一物體和第二物體表面凸起的高斯分布，z1和z2分別表示第一物體和第二物體的表面凸起的高度，μ1和μ2分別表示z1和z2的平均值，σ1和σ2分別表示z1和z2的標準差；
(3)設兩接觸物體的名義接觸面積為An，利用表面形貌分析儀分別獲取第一物體和第二物體的名義接觸面積大小的表面的三維形貌，依據表面三維形貌數據的極大點確定兩接觸物體表面凸起高度z1和z2，依據極值點附近局部形貌數據確定第一物體和第二物體表面凸起的尖端半徑R1和R2；
(4)計算兩接觸物體表面凸起高度的平均值和標準差，具體計算方法如式(2)和式(3)所示：
其中，z1i和z2i分別表示第一物體和第二物體表面第i個凸起的高度，N1和N2分別表示兩接觸物體表面三維形貌數據的極大值點個數，即凸起數量，μ1和μ2分別為第一物體和第二物體表面凸起高度的平均值，σ1和σ2分別為第一物體和第二物體表面凸起高度的標準差；
(5)計算兩物體表面凸起平均尖端半徑和具體計算方法如式(4)所示：
其中，R1i和R2i分別表示第一物體和第二物體表面第i個凸起的尖端半徑；
(6)計算兩接觸物體的表面凸起的平均半徑R和凸起高度的等效標準差σ：
其中，和分別表示第一物體和第二物體表面凸起平均尖端半徑，σ1和σ2分別表示第一物體和第二物體表面凸起高度的標準差；
計算兩接觸物體的材料的等效楊氏模量E*和等效硬度H：
其中，E1和E2分別表示第一物體和第二物體的楊氏模量，v1和v2分別表示第一物體和第二物體的泊松比，H1和H2分別表示第一物體和第二物體的硬度；
(7)計算兩接觸物體的臨界位移δc、臨界法向載荷Pc和臨界接觸面積Ac：
其中，K＝0.454+0.41v,v＝min(v1，v2),H和E*分別表示兩接觸物體的材料的等效硬度和等效楊氏模量，R表示兩接觸物體的表面凸起的平均半徑，下標c為區分作用，并非變量；
(8)兩接觸物體的實際接觸面積其中，P表示兩接觸物體的接觸壓力，表示兩接觸物體的平均接觸壓力，γ表示兩接觸物體的塑性因子，
其中，Pc表示兩接觸物體的臨界法向載荷，Ac表示兩接觸物體的臨界接觸面積，下標c為區分作用，并非變量；
(9)兩接觸物體的縫隙寬度為0時，兩接觸物體的真實接觸面積A0為：
其中，n＝0，1/2,1或3/2，γ表示兩接觸物體的塑性因子，F1/2(0)＝0.41109，F1(0)＝0.39894，F3/2(0)＝0.43002，F0(0)＝0.5，N＝N1+N2；
(10)兩接觸物體的接觸縫隙寬度為：
其中，σ表示兩接觸物體的表面凸起高度的等效標準差，利用上式(10)即可計算出兩接觸物體的接觸縫隙寬度d。
2.如權利要求1所述的一種計算兩接觸物體間縫隙寬度的方法，其特征在于，還包括步驟(11)：計算兩接觸物體緊密接觸的預緊力P0，即接觸縫隙寬度為0時的法向載荷：
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