椭圆抛物体形微凸体弹性接触力学模型

为了更准确地描述粗糙结合面的微观接触特性,构建了一种椭圆抛物体形微凸体曲面弹性接触模型。该模型同时考虑了微凸体正接触与侧接触的情形,采用了Weingarten映射的方法来求解接触点处的曲率,并结合赫兹曲面接触理论进行求解,得出椭圆抛物体在弹性侧接触时的接触面积与接触位移的解析公式。讨论了微凸体在不同相对位置下及不同椭圆率的情况下接触面积与接触位移的变化,并通过有限元仿真与该模型进行了对比计算,结果表明:椭圆率对接触面积、接触位移的计算结果影响较大,当椭圆率在超过0.9后,两微凸体接触面积迅速减小,接触位移迅速增大;提出的模型与有限元模型结果相比,两微凸体接触位移计算结果差异最大为10%,接触面积结果差异最大为6.2%。该模型同样适用于求解几何模型具有二阶连续偏导数的微凸体弹性接触问题,为研究形状更为复杂的微凸体接触奠定了基础。     

考虑微凸体弹塑性过渡变形机制的结合面法向接触刚度分形模型

摘要： 基于粗糙表面微凸体变形的连续性和光滑性原理,研究了在法向载荷逐渐增加时的粗糙表面单个微凸体弹塑性过渡变形机制,提出了考虑弹塑性过渡变形机制的结合面微凸体微观接触模型,建立了法向接触载荷和法向接触刚度的数学模型;基于分形几何理论,建立了结合面法向接触刚度的分形模型,并对结合面法向接触刚度进行仿真计算.结果表明：在较小的塑性指数条件下,法向接触载荷与法向接触刚度近似呈线性关系;在较大的塑性指数条件下,法向接触载荷与法向接触刚度呈非线性关系;法向接触刚度随着分形维数和法向接触载荷的增加而增大,随着无量纲分形特征尺度系数的增大而减小;所得结合面法向接触刚度的仿真计算值与铣削加工和磨削加工条件下的实验值较吻合.     

考虑微凸体侧接触的结合面法向接触刚度建模

提出了一种考虑微凸体侧接触影响的结合面法向刚度建模方法。通过采样获取接触表面轮廓数据后,用统计方法研究了接触表面上微凸体之间的水平距离分布,发现微凸体之间的水平距离分布近似呈正态分布。基于微凸体侧接触理论和微凸体连续变形理论,建立微凸体的法向接触刚度模型后,根据微凸体水平距离的分布规律,利用统计理论,构建了结合面法向接触刚度模型。分析结果表明：在两个接触表面平均间距相同时,提出模型的法向接触载荷大于KE模型,小于高志强(GZQ)模型;在间距较小时,提出模型接触刚度小于KE(Kogut L和Etsion I)模型接触刚度,在间距较大时,提出模型接触刚度大于KE模型接触刚度,并且提出模型的法向接触刚度总是小于GZQ模型接触刚度;基于提出模型的有限元分析获得的前三阶模态与试验结果一致,固有频率与试验结果最大相差8.2%,说明提出的模型能够比较准确地预测结合面的法向动态特性。     

多微凸体粗糙面接触的有限元分析

研究一微凸体按近似余弦规律分布的粗糙面与一理想的半空间平面接触问题。运用有限元法分别对粗糙面与均质体、单覆层体及梯度履层体平面的接触问题进行了计算，并得到有关重要结论。     

考虑应变硬化的混合弹塑性接触模型

为了更加真实地反映粗糙表面的实际接触情况,根据表面微凸体变化的连续性、单调性和光滑性原理提出了一种新的混合弹塑性接触模型。该模型在球体初始接触时,就考虑更小微凸体的塑性变形和较大变形量时的应变硬化。通过反正切函数构建一组函数,用来表征接触过程中变形状态的变化,利用Meyer硬度指数反映应变硬化的影响,进而导出接触面积和接触载荷的数学表达式。通过采用文献中已有的铜、铝合金和纯镍材料的实验测试结果,以及文献中不同的弹塑性接触模型的计算结果进行对比分析,结果表明,该模型的计算结果能够很好地与实验测试结果吻合,尤其是在大变形量、出现应变硬化的情况下,更能体现出该模型的优势。     

单个微凸体接触过程中的闪点温度研究

为了对滑动摩擦副表面的闪点温度进行有效评估,以相对滑动粗糙表面上的单个微凸体间的瞬态接触导热过程为研究对象,假设两个粗糙表面上各自有一个微凸体发生接触,理论分析了滑动速度、最大贯穿深度、摩擦系数以及材料的热物性参数等因素对闪点温度的影响。研究表明,接触面中心位置处的闪点温度随着接触时间的延长而升高,在总的接触时长的82.5%时刻,闪点温度达到最大值,之后随着接触时间的延长,闪点温度逐渐降低,最大闪点温度比Archard模型的预测结果高10%。此外,最大闪点温度与滑动速度的平方根、最大贯穿深度的3/4次方、摩擦系数以及复合杨氏模量成正比,与热导率、密度和比热容的乘积成反比。该研究结果为后续滑动摩擦副摩擦磨损机理的研究奠定了理论基础。     

考虑微凸体基体变形和相互作用的结合面法向接触刚度模型

针对以经典Greenwood-Willamson(GW)统计模型为基础建立的结合面法向接触刚度计算模型忽略微凸体基体变形和相互作用而导致的结合面刚度计算值增大的问题,建立了一种综合考虑微凸体基体变形和相互作用的结合面法向接触刚度模型。该模型以GW统计模型计算刚度的方法为基础,根据经典赫兹接触理论和弹性理论,在微凸体的总变形量中引入单个微凸体受法向载荷作用时基体的变形函数和周围区域的变形函数,采用不动点迭代法先后推导出单独考虑微凸体基体变形或相互作用时结合面法向接触载荷和刚度的表达式。对两种变形函数进行叠加给出了含微凸体基体变形和相互作用的结合面法向载荷和刚度的表达式,进而建立了结合面法向接触刚度模型。与GW统计模型进行了对比,仿真结果表明:考虑微凸体基体变形或相互作用的结合面法向接触刚度小于GW统计模型的法向接触刚度,在微凸体高度标准偏差为0.05μm时,最小结合面平均分离距离下考虑基体变形后结合面法向接触刚度下降9.8%,考虑微凸体相互作用后结合面法向接触刚度下降23.2%,此时微凸体相互作用比基体变形对系统的总刚度影响大。随着微凸体高度标准偏差的增大,前述两因素对结合面法向接触刚度...     

名义平表面无穷微凸体群的非Hertz接触

对修正的弹性接触积分方程直接离散求解，计算了均匀分布着无穷个微凸体的名义平表面同刚性平面的弹性接触问题。计算结果表明，微凸体的实际接触面积小于Ｈｅｒｔｚ接触面积，而最大压应力大于相应的Ｈｅｒｔｚ解。这表明粗糙表面上发生接触的微凸体更容易发生塑性变形。此外，数值结果证明了微凸体间的相互影响对弹流油膜厚度的形成有利。     

一种考虑侧接触切向滑动的微凸体弹塑性变形传热模型

为了准确预测热成形中的界面传热特性,提出了一种考虑侧接触切向滑动的微凸体弹塑性变形传热模型.利用材料在塑性变形时的体积守恒原理,对单对侧接触微凸体在切向滑动时的传热模型进行分析,基于微凸体弹塑性变形理论,分析了粗糙表面上单对球形微凸体在侧接触切向滑动时的变形模式与接触压力的关系,推导出单对球形微凸体在弹塑性变形时的传热模型,并将推导模型与有限元法(FEM)的模拟结果进行比较,以验证其准确性.结果表明,所提出的模型在完全塑性接触条件下对接触压力的预测结果与FEM分析的结果接近.随着接触压力增大,侧接触微凸体的传热系数增大;随着滑动位移增大,产生的摩擦热增加,侧接触微凸体的传热系数增大.     

圆锥微凸体在粗糙表面接触分析中的应用

为了从微观角度研究粗糙表面的法向接触特性,构建了一种具有圆锥微凸体的有限元分析模型。对反双曲余弦应力进行定积分,获得了作用在单个圆锥接触区域的总法向弹性接触力;给出了圆锥顶点法向变形量与接触半径之间的拟合公式。数值模拟表明:反双曲余弦应力在锥尖处(接触区域的中心)有一个自然对数奇点,但作用在单个圆锥接触区域的总法向弹性接触力有边界;单个圆锥的法向弹性接触载荷随着半顶角的增加先增大后减小;结合部整体的法向接触载荷随着表面粗糙度的减小而增大;当法向最大变形量明显增大时,结合部整体的法向接触载荷随着法向最大变形量的增加仅有微小的增加;半顶角越大,单个圆锥的法向接触刚度也越大;随着圆锥顶点法向变形量的增加,单个圆锥的法向接触刚度先略微减小,而后保持不变;法向临界变形量较小时,结合部整体的法向接触刚度随着法向临界变形量的增加而近似于线性增大;表面粗糙度越小,结合部整体的法向接触刚度增加得越明显;法向临界变形量较大时,结合部整体的法向接触刚度趋于不变。     

粗糙表面确定性接触模型中峰的再定义

为了解决目前不同微凸峰确定准则所等效的接触模型中可能存在峰的不连续、重叠、丢失而造成接触过程中缺失基准,从而导致粗糙表面在相互作用过程中不能进行有效计算等问题,在3点峰和3点谷的基础上,定义当3个连续峰的中间峰高于相邻峰时为真峰、当3个连续谷的中间谷低于相邻谷时为真谷,并对其进行匹配得到谷-峰-谷模式的微凸峰。通过一组粗糙表面,分析了不同的采样间隔和粗糙度对峰数量、平均峰半径和峰高度的影响,并与文献中不同的准则进行了对比。结果表明:不同微凸峰确定准则所等效的模型具有很大的不确定性;随着采样间隔的增加,峰数量明显减少,平均峰半径和峰高度增大,当采样间隔小于0.5μm时,不同的确定准则影响减小;随着粗糙度的降低,峰数量略微增多,平均峰半径增大,平均峰高度减小。该模式的微凸峰为接触特性的演化提供了一个基准。     

确定与随机Logistic种群模型的比较研究

比较研究了确定和随机Logistic种群模型的性质、最优捕获问题及生态学含义,特别探讨了随机模型解的存在性、渐进性及稳定性。数值模拟支撑了理论分析的结果。研究认为,随机干扰不利于再生生物资源的开发,噪声强度越大,最优捕获努力量和可持续捕获量的数学期望的最大值就越小而方差越大。     

堆载作用下考虑界面接触行为的桩-土相互作用分析

采用三维有限元模型,对在堆载作用下软土与桩的相互作用进行分析,分析中考虑土的非线性和大应变,并在桩土间设置接触单元.重点研究桩土交界面上的接触应力以及土参数对土侧压力的影响.所得到的桩土交界面上的应力分布可以很好地解释离心实验结果,参数研究有助于更深刻地理解软土与桩的相互作用机理.     

考虑接触非线性的盾构隧道纵向分析模型及其应用

盾构隧道环缝接触状态与传递的内力有关,但传统盾构隧道结构分析模型不能考虑轴力、剪力、弯矩共同作用下的环缝接触非线性。提出了一种考虑3种内力共同作用下接触非线性的盾构隧道纵向分析模型,并据此对汕头湾盾构隧道穿越蠕滑断层的力学行为进行分析。研究发现:(1)当考虑纵向接头同时传递轴力、剪力、弯矩时,其传力作用可等效为考虑轴向和弯曲刚度折减的梁,其折减系数与位移偏心距有关;(2)汕头湾盾构隧道在蠕滑作用下的力学分析表明,纵向接头接触非线性对结构内力影响较大,忽视非线性的影响可能带来1.4～3.3倍的误差。研究成果可用于蠕滑断层位错等复杂荷载作用下的盾构隧道纵向力学行为分析。     

考虑产品腐烂的随机库存模型

假设在有限的计划时间范围内,腐烂率为常数,需求率是随机变量,根据订货量和仓库容量有限的限制,建立了一般的租借可选择的随机存贮模型．并分析了当不需租借仓库时的特殊模型,给出寻求最优周期数,最优库存周期长度的有效算法．     

考虑车辆间交互作用的驾驶意图预测方法

准确的意图预测可以帮助智能车辆更好地了解周围环境并做出更加安全的决策,从而提高自动驾驶的安全性,促进人机协同驾驶。为了对驾驶员未来的意图做出更加精准的预测,提出了一种交互式意图预测方法。首先,通过将隐马尔可夫模型（HMM）与高斯混合模型（GMM）相结合,在充分考虑周围场景信息后建立了行为识别模型,用于对当前的驾驶行为做出准确的判断。然后,考虑到交通场景复杂多变的特点,提出基于意图的轨迹预测方法规划出一条最佳的行驶轨迹,并采用最大期望效用理论对未来的驾驶行为进行推理。由于行为识别和意图推理模型综合考虑了交通态势的演变过程和车辆之间的交互作用,所以将两个模型得到的结果相结合可得到车辆最终预测出的驾驶意图。最后,在NGSIM数据集对所提出的方法进行验证,结果表明提出的行为识别模型能够提前0.2~0.3 s识别出车辆的换道意图,结合未来意图推理模型,能够更加准确地预测出车辆未来的驾驶行为,由此可提高车辆驾驶的安全性。     

充液管道流固耦合对称方程的振型分解法

基于作者建立的充液管道流固耦合的对称模型及所证明的振型正交性,给出了充液管道中考虑流体和固体相互作用问题的振型分解法.本文的工作为直接按固体力学的振动方法求解流固耦合问题开辟了新的道路.文章最后给出了一个例子说明本方法的应用.     

一种结合面法向接触刚度计算模型的构建

摘要：
为了预测2个固体粗糙表面接触时结合面的法向接触刚度,采用分水岭分割方法获得了粗糙表面三维微凸体的尺寸与空间分布;基于弹塑性接触理论推导出单对微凸体侧接触时接触载荷与接触变形的关系,并通过确定粗糙表面上每个微凸体的变形类型与接触载荷,计算了结合面的法向接触刚度.将计算结果与实验结果进行比较,验证了该方法的有效性.
关键词：
粗糙表面; 形貌; 侧接触; 法向接触刚度
中图分类号： O 343.3
文献标志码： A