肖会芳，邵毅敏，周晓君

(重庆大学 机械传动国家重点实验室，重庆 400030)

动力系统中，结构之间通过界面进行动力耦合和能量传递。由于动力系统结构的复杂性，往往是多结构，非连续多界面的相互耦合与相互作用。同时，实际工程结构表面，并非绝对平面，而是具有不同程度的粗糙度［1-4］。振动与能量经过这些非连续的粗糙多界面时，具有怎样的损耗行为与传递机理，对描述动力系统的振动特性与能量特性至关重要，也是研究较少的难题。

本文在对非连续单一结构界面的变形与能量损耗进行研究的基础上［5］，通过建立“多层粗糙金属板-刚性平面”的多界面模型，采用有限元方法，对加载与卸载过程中，具有不同粗糙界面形貌、不同塑性变形-硬化行为和界面摩擦的多层叠加模型多界面的接触力和变形进行计算，分析了多层叠加结构非连续多界面的塑性变形及硬化引起的能量损耗，讨论了能量在多界面传递时沿接触界面的损耗特性，以及界面摩擦对塑性变形-硬化引起的能量损耗的影响。

1 “多层粗糙金属板－刚性平面”模型

1.1 模型描述

螺栓连接是机器设备最主要的零部件连接方式之一，在不同零部件的结合面产生的振动能量耗散占机器设备总能量耗散的比率高达80% ～90%［6］。螺栓连接是典型的非连续粗糙多界面接触形式。其中，两个部件配合紧固垫圈通过螺栓进行连接，是其最广泛的连接方式之一，具有三部件-四接触界面特征。本文提出的多层叠加结构粗糙界面接触的“多层粗糙金属板-刚性平面”模型，如图1所示。……