两接触粗糙表面的弹塑性模型

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1、JournalofModernAgricultureJanuary2013,Volume2,Issue1,PP.13-20AnElastic-PlasticModelforTwoContactRoughSurfaces#,HongliangTianDalinZhu,HonglingQinCollegeofMechanicalandMaterialEngineering,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang,China443002#Email:thl19732003@yahoo.com.cnAbstractTheindividualas

2、peritysphericalplatformvolumeisconservedanditsshapeisnotdistortedduringplasticdeformation.Aplasticuniversalsolutionwasderivedbasedonsphericalplatformvolumeconservationwhentwoasperitiesplasticallycontact.GWdrycontactelasticmodelandthesurfacemicrogeometrymodelofpurelyplasticcontactaretwo

3、limitingcasesoftheplasticgeneralsolution.Theplasticordinarysolutiondependsnotonlythetotalinterferencebutalsoontheinterferencehistory-criticalelasticinterference,whichisinaccordancewithLevy-Misesequation.GWdrycontactmodelunderestimatesthecontactarea.Theplasticityindexwasgivenherethatdis

4、tinguishesfromthatofGWdrycontactelasticmodel.Keywords:GWDryContactModel;Levy-MisesEquation;InterferenceHistory;SphericalPlatformVolumeConservationModel*两接触粗糙表面的弹塑性模型田红亮，朱大林，秦红玲三峡大学机械与材料学院，湖北宜昌443002摘要：在塑性变形过程中，单峰的球台体积不改变，球台形状不改变。根据两单峰塑性接触时球台体积守恒推导了塑性通解。GW干接触弹性模型、完全塑性接触表面微几何模型是塑性通解的两种极限

5、情况。塑性通解不仅与总干涉量有关，而且与干涉量历史——临界弹性干涉量有关，这符合莱维-米泽斯方程。GW干接触模型低估了接触面积。给出了与GW干接触弹性模型不相同的塑性指数表达式。关键词：GW干接触模型；莱维-米泽斯方程；干涉量历史；球台体积守恒模型引言经典机械结合面方法使用弹簧阻尼模型，该模型可直观地仿真结合面两侧零件的相对运动，但弹簧阻尼模型具有一个缺陷：弹簧阻尼的理论计算数据与试验结果相差较大。[1]为解决弹簧阻尼模型的缺陷，进一步提高整机的建模精度与节约试验成本，Tian和Li等利用固体1维表面微观形貌首次提出一种基于虚拟材料的机床固定结合面动力学参数化建模方

6、法，将固定结合面等效为虚拟材料与两结合表面零件的固定连接，以结合面积、结合力、结合面粗糙度、结合零件的弹性模量和泊松比等为参数，建立固定结合面动力学解析模型。后来田[2-10]红亮和朱大林等对文献[1]的一系列相关问题进行了拓展分析。文献[1-10]采用的粗糙峰模型都是球体，本文将讨论粗糙峰的一般形状。1GW干接触模型的6个缺陷粗糙接触体间的接触研究是当前国际摩擦学界的热点研究问题之一，接触问题的求解对于科学研究和工程应用具有重要的*基金项目：国家自然科学基金(51275273)和三峡大学博士科研启动基金(KJ2012B013)资助-13-http://www.jm

7、a-journal.org/[11-12]意义，其数值解是摩擦、磨损和润滑问题分析的基础。实际表面在一定区域里是凹凸不平的，1966年Greenwood和Williamson[13]针对这种凹凸表面基于半球赫兹正应力首次开创性地里程碑式地提出了概率统计的接触模型，史称GW干接触模型。GW干接触模型作了5个假设：①粗糙表面各向同性；②粗糙峰在峰顶附近是球体；③所有粗糙峰顶的半径都相等但高度随机变化；④各粗糙峰彼此远离，相互之间无作用力；⑤粗糙峰无大变形，仅当接触时粗糙峰小变形。但GW干接触模型存φ*()sφ()z在6个缺陷：①参数s没有清晰的物理意义；②没有给出与