结合面接触热阻和法向接触刚度的分形模型

摘要

在机械系统中,固定结合面间的接触热阻和接触刚度是研究结合面的热特性和动态特性的基础。因此,无论是从理论还是工程应用角度出发,都有必要对它们的影响因素和形成机理进行详尽细致的研究。本文从粗糙表面的分形特性和弹-塑性接触形变理论出发,尝试建立比较符合实际接触的接触热阻和法向接触刚度的解析模型。主要内容有以下几个方面： 1、由于影响接触热阻和接触刚度的因素很多,本文首先在理论上就单个微凸体形变对接触热阻和接触刚度的产生机理进行了分析。根据粗糙表面分形特性和弹塑性变形理论,建立了结合面法向接触刚度分形模型；同时,结合经典单接触点接触热阻模型,完成了接触热阻分形模型,所建立的模型具有尺度独立性,不受取样长度和仪器分辨率的影响。 2、对接触热阻和法向接触刚度的影响因素进行了比较详细的分析。将接触热阻分形模型与文献作比较,合理的解释了接触热阻和接触载荷的关系；同时,将法向接触刚度模型与试验相结合,验证了理论的正确性。 3、鉴于表面形貌是接触热阻和接触刚度的主要影响因素,因此表面形貌分析显得尤为重要。从常规统计学参数着手,研究表面分形参数与传统统计学参数之间的内在联系。 4、对常用表面轮廓分形维数计算方法进行了介绍,提出了一种计算偏差小、稳定性好、应用最广泛的分形维数计算方法-结构函数法。 以上结果表明,所建立的分形模型能很好的预测固定结合面间的接触热阻和法向接触刚度,开辟了理论计算结合面参数的新途径。

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第一章绪论

1.1研究意义

1.2结合部接触热阻国内外研究现状分析

1.3机床结合部法向接触刚度国内外研究现状分析

1.4研究内容

第二章固定结合面接触热阻的理论建模与分析

2.1概述

2.2接触热阻的机理

2.3粗糙表面的分形描述

2.3.1分形几何的概念和分形维数的定义

2.3.2粗糙表面的分形接触模型

2.4单个微凸体接触热阻

2.4.1几种主要单点接触热阻模型

2.4.2界面空隙介质对单点接触热阻的影响

2.4.3单个微凸体接触热阻的分形模型

2.4.4多接触点接触热导的分形模型

2.5接触热阻分形模型的求解及结果分析

2.5.1接触热阻分形模型的求解

2.5.2结果分析与讨论

2.6本章小节

第三章固定结合面法向接触刚度的理论建模与分析

3.1概述

3.2机械结合面法向接触刚度的分形模型

3.2.1单个微凸体法向接触刚度模型

3.2.2机械结合面整体法向接触刚度分形模型

3.3粗糙表面分形参数与传统统计学参数的关系

3.4结合面法向接触刚度分形模型的求解及结果分析

3.4.1法向接触刚度分形模型的求解

3.4.2结果分析与讨论

3.5表面轮廓分形维数计算方法研究

3.5.1表面轮廓分形维数计算的几种方法

3.5.2 W-M分形函数的模拟

3.6算例分析

3.7本章小节

第四章结论与展望

4.1对本文研究工作的总结

4.2展望

致谢

参考文献

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