关键词：粗糙表面;;复杂度;;泛形理论;;接触刚度
摘 要：装备制造业是第四次工业革命核心驱动力,而在众多的制造装备中,机械零件与零件之间由于接触而形成的结合面无处不在。在许多机械结合面表面形貌的分形特征得到实验的证实之后,很快分形这个数学工具被广泛地应用到机械结合面接触刚度的研究中来。然而,随着结合面分形接触刚度研究的不断深入,当需要考虑研究对象的测度时的本质困难也逐步显现出来。泛形概念的提出,从根本上避免了上述分形应用的本质困难。本文以泛形理论为基础,总结了最小下限的取值方法,并且依据实验测试得到的粗糙结合面的轮廓形貌绘制了度量尺码与测度在双对数坐标下的规律变化图,从而确定出粗糙结合面微凸体自相似区域的最小下限；基于实验测试得到了粗糙表面的轮廓形貌,应用计盒法计算了不同加工方法、不同粗糙度粗糙结合面轮廓形貌的复杂度,并分析了不同加工方法、不同粗糙度对粗糙结合面复杂度的影响;最后基于泛形理论、分形理论、接触力学以及概率与统计等理论建立了粗糙结合面形貌表征的泛形分析模型。研究表明,泛形粗糙面的实际接触面积随着法向接触载荷增加呈上升趋势,在相同载荷下,复杂度越小,其接触面的实际接触面积越大。泛形粗糙面轮廓曲线的复杂度随着法向接触载荷增加出现下降趋势:随着复杂度的减小,泛形粗糙面法向接触刚度呈增大趋势。应用泛形方法得到的粗糙结合面接触刚度模型计算结果与实验数据比较相吻合。同时本文也为后续研究粗糙结合面的接触刚度提供了一种新思路。
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