[發明專利]一種關于結合面法向接觸參量的測量方法及測量系統

有效

• 申請號: 202010655704.8
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111781134B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 張凱;李國喜;張萌;韓仁袖;蘭天
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01M5/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

本發明公開一種關于結合面法向接觸參量的測量方法及測量系統，包括：裝配前對獲取兩零部件待接觸表面點云進行預處理形成點云數據；將一零部件的點云數據翻轉至與另一零部件坐標平面平行，形成彼此分離且上、下兩表面對稱的點云數據；裝配后獲取兩零部件結合面之間的實際接觸載荷；將其中一個表面的點云數據向另一表面移動進行仿真迭代計算，在兩表面點云至少有一個點發生重合時，基于表面微凸體之間的彈性耦合和聚結作用計算結合面的法向接觸面積和剛度；在計算接觸載荷大于或等于實際接觸載荷時，結束迭代并輸出接觸剛度和面積。用于解決現有技術中計算繁瑣、設備復雜、誤差大等問題，實現測量過程更簡便，測量結果更精確。

技術領域

本發明屬于測量技術領域，尤其涉及一種關于結合面法向接觸參量的測量方法及測量系統。

背景技術

結合面是零部件聯接必不可少的環節，對裝配體的整機動力學性能有著非常重要影響。結合面的接觸剛度是整機剛度矩陣的重要組成部分，有時甚至成為結構的薄弱環節。結合面實際接觸面積遠遠小于零部件接觸面積的尺寸，是計算表面應力分布的重要依據和參考。然而零部件聯接后，難以用測量方法直接獲得結合面的接觸剛度和接觸面積，因此，對結合面接觸剛度接觸面積的測量一直以來都是接觸機理研究的重點難點。

目前對結合面的接觸剛度和接觸面積的測量主要通過間接推導的方法，測量設備復雜，中間計算環節眾多，過程復雜。另外，剛度計算過程中通常只單純考慮彈塑性變形、摩擦、粘接等因素，實際上結合面微凸體之間的彈性耦合和聚結作用發揮了更大的作用，忽略這個作用往往就會帶來計算上的偏差。因此，一方面測量過程復雜，一方面剛度計算未考慮重要因素，就會使結合面的接觸剛度計算結果產生較大偏差，降低計算的精度和可靠性。

發明內容

本發明提供一種關于結合面法向接觸參量的測量方法及測量系統，用于克服現有技術中測量過程繁瑣、測量結果誤差較大等缺陷，在測量過程中考慮微凸體之間的彈性耦合和聚結作用，實現測量過程更簡便，測量結果更精確。

為實現上述目的，本發明提供一種關于結合面法向接觸參量的測量方法，包括：

步驟1，裝配前獲取兩零部件待接觸的結合面采樣數據點，并按照位置分布形成的表面點云進行預處理形成完備的點云數據；

步驟2，將其一零部件的點云數據翻轉至與另一零部件的點云數據的坐標平面平行，形成彼此分離且上、下兩表面對稱的點云數據；

步驟3，裝配后獲取兩零部件結合面之間的實際接觸載荷；

步驟4，將其中一個表面的點云數據向另一表面移動進行仿真迭代計算，在兩表面點云至少有一個點發生重合時，基于表面微凸體之間的彈性耦合和聚結作用計算此時結合面的接觸面積和接觸剛度；并根據所述結合面的接觸面積計算接觸載荷，當所述接觸載荷大于或等于所述實際接觸載荷時，結束迭代并輸出接觸剛度和接觸面積。

為實現上述目的，本發明還提供一種關于結合面法向接觸參量的測量系統，包括處理器和存儲器，所述存儲器存有關于結合面法向接觸參量的測量程序，所述處理器在運行所述測量程序時執行上述方法的步驟。

本發明提供的關于結合面法向接觸參量的測量方法及測量系統，只需要在零部件聯結裝配前測量表面輪廓點云，聯結后利用壓力傳感器測量結合面接觸載荷，即可得到結合面的接觸剛度和接觸面積。系統在計算結合面接觸剛度時，考慮了微凸體之間的彈性耦合和聚結作用，更符合實際零部件表面接觸狀態，得到更精確的接觸剛度和接觸面積。發明的測量系統過程直接，設備簡單，包含完整的數據處理和計算功能，能夠高效率的得到零部件結合面之間的接觸剛度和接觸面積。

附圖說明

圖1為本發明實施例二提供的關于結合面法向接觸參量的測量方法的流程圖；

圖2為實施例一中對步驟S1的細化流程圖一；

圖3為實施例一中對步驟S1的細化流程圖二；