机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (5): 230-243.doi: 10.3901/JME.260240
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赵鹏昊1, 刘检华1,2,3, 巩浩1,2,3, 王星洁1
ZHAO Penghao1, LIU Jianhua1,2,3, GONG Hao1,2,3, WANG Xingjie1
摘要: 为了精确表征结合部的动力学特性,考虑结合部压力非均匀分布特征,基于分形接触理论和半解析法,提出了精确的结合部分区域虚拟材料等效建模方法。首先,将结合部的接触压力等效为多项式函数,根据实际压力分布对结合部进行子区域划分,使子区域内的压力分布近似均匀;其次,考虑子区域内粗糙表面的微观形貌特征,采用W-M分形函数进行表征,对子区域内不同微凸体的弹塑性变形进行求解,为了准确计算子区域的接触刚度,开发了半解析算法,对粗糙表面发生弹塑性接触变形后的无量纲接触面积进行精确求解;接着,基于分形接触理论计算得到的子区域法向与切向接触刚度,求解出子区域等效虚拟材料参数,通过名义接触面积的加权平均,获得整个结合部的等效虚拟材料参数。最后,搭建了模态测试试验平台,并建立包含等效虚拟材料的有限元仿真模型,虚拟材料参数基于上述方法获得,并对比了压力均匀分布和不考虑结合部粗糙表面微观形貌特征的虚拟材料参数,通过试验和仿真结果分析,验证了本文所提建模方法的准确性和可靠性。
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