刘　鹏　陈　奇　樊　浩　黄守武

合肥工业大学,合肥,230009



考虑摩擦的球面切向接触刚度分形模型研究

刘鹏陈奇樊浩黄守武

合肥工业大学,合肥,230009

为准确且方便地计算两球面的切向接触刚度(TCS)，在前期对两球面接触分形模型研究的基础上，通过引入考虑摩擦因素的弹塑性变形临界面积计算公式，并基于接触面切向刚度基本理论，建立了考虑摩擦因素的两球面切向接触刚度的分形模型。对模型进行了仿真分析，结果表明：切向接触刚度与法向载荷成正比关系；摩擦因数与切向接触刚度的关系因分形维数的变化而呈现出不同的规律；受到分形维数变化的影响，切向接触刚度随接触面材料特性参数和分形粗糙度幅值的增大而增大；在一定工况下，切向接触刚度在分形维数取1.5时达到最大，且当分形维数在1.5左右时，其值增大最快；球面内接触比外接触时的切向刚度大；随着曲率半径的增大，切向刚度增大。研究结果为后续开展高副结合面(如轴承等)润滑及动力学分析提供了理论基础。

摩擦;球面;切向接触刚度; 分形理论

0　引言

目前，针对结合面微观形貌对切向接触刚度影响的研究越来越受到重视，但研究中常常忽视了结合面的类型(平面或曲面)对切向刚度的影响，同时常常忽略了摩擦因素的影响，或者摩擦因素考虑不够全面。

张学良等[1]最早提出了基于分形理论的切向接触刚度计算方法；田红亮等[2-3]基于各向异性分形几何理论，建立了结合面切向接触刚度改进模型,通过对所建模型的数字仿真，直观地揭示了结合面切向接触刚度与结合面法向载荷、切向载荷、分形维数、分形粗糙度、相关因子及材料特性之间复杂的非线性关系；……