加工表面的模拟及其接触性能的研究

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在实际工程中,接触表面的纹理对于结合部的接触性能有着重要影响。对于实际应用中的加工表面,如车削、铣削表面,这些加工表面都表现出一定规律的纹理特性。因此,研究具有纹理特性的加工纹理表面,对于深入分析纹理结合面的接触特性具有重要意义。  为了研究具有纹理的加工表面(车削和铣削表面),本文采用表面三维形貌模拟方法,对车削、铣削表而进行三维模拟。通过建立加工表面的切削模型,结合机床加工条件(机床主轴刚度、阻尼比等)和加工参数(主轴转速、进给量、背吃刀量等),根据刀具的切削形式,建立加工过程的运动状态方程,从而实现了在刀具理想切削状态下通过考虑加工结构的非刚性特点及加工过程中的不稳定性,最终获得与实际加工表面相接近的模拟表面。  对于纹理表面的接触计算,为了确保不同纹理表面具有相同的粗糙度值Rq,本文采用三维形貌模拟方法生成所需要的加工纹理表面,并通过弹塑性接触理论对不同加工表面的不同纹理分别进行接触计算,进而分析加工表面的纹理对于结合面接触性能的影响。本文通过模拟三种不同粗糙度值的加工表面,粗糙度值Rq分别为0.3、0.8、1.4;同时,对于每个粗糙度值分别模拟出三种不同纹理间隔的表面;对每个面施加相同的均匀分布应力,并通过计算机计算获得接触变量(平均间隙、接触面积比、塑性变形量、最大米塞斯应力)的值。  通过分析接触计算结果得到:在相同粗糙度条件下,加工表面的纹理变化对于结合面的平均间隙影响不大;随着纹理间隔的增大,结合面的接触面积比和塑性变形量随着减少;通过分析接触过程中出现的最大米塞斯应力,可以得到不同的表面纹理,对于表面形貌的变形过程有很大影响。
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