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基于赫兹接触理论的桥墩局部冲刷防护石块起动简化公式

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中国公路学报 2014年第5期27卷 118-124页

作者：江胜华周智欧进萍大连理工大学土木工程学院辽宁大连116024

为了在理论上研究桥墩局部冲刷防护石块的起动,通过简化三维马蹄形旋涡研究了墩前和墩侧的桥墩局部河床底部流速,采用赫兹接触理论分析石块的运动,提出了冲刷防护石块起动的简化实用公式,并与经验公式和实际工程进行比较。研究结果表明... 详细信息

为了在理论上研究桥墩局部冲刷防护石块的起动,通过简化三维马蹄形旋涡研究了墩前和墩侧的桥墩局部河床底部流速,采用赫兹接触理论分析石块的运动,提出了冲刷防护石块起动的简化实用公式,并与经验公式和实际工程进行比较。研究结果表明:墩侧河床底部流速远大于墩前;当行近流速小于4m·s-1时,可采用抛石防护,抛石直径不大于0.9m,质量在1t以下;当行近流速大于4m·s-1时,建议采用其他冲刷防护措施;提出的简化公式与经验公式和实际防护工程基本一致。

关键词：桥梁工程桥墩冲刷防护赫兹接触理论局部冲刷石块

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基于赫兹接触理论的核桃破壳分析与试验研究

西南农业学报 2020年第12期33卷 2967-2974页

作者：王超郑甲红霍启新赵佳龙陕西科技大学机电工程学院陕西西安710021

【目的】本文研究了提高核桃的破壳率、整仁率和高露仁率。【方法】基于赫兹接触理论计算出最优的接触面的曲率半径为-33.64 mm,然后设计出了3种不同的接触面,平面、凹球面、尖点。将3种接触模型进行建模,在ANSYS workbench中使用静力... 详细信息

【目的】本文研究了提高核桃的破壳率、整仁率和高露仁率。【方法】基于赫兹接触理论计算出最优的接触面的曲率半径为-33.64 mm,然后设计出了3种不同的接触面,平面、凹球面、尖点。将3种接触模型进行建模,在ANSYS workbench中使用静力学模块进行接触仿真,分析应力、应变、变形云图。【结果】接触面为凹球面时,应力、变形云图面积分布最大。选用含水率、挤压行程以及接触面类型作为3个因素进行正交试验:含水率为20%、挤压行程为6 mm、接触面类型为曲率半径为33.64 mm的凹球面时,破壳效果最好,且接触面类型对于破壳结果影响最为显著。【结论】在最优条件的试验结果中,综合评价值为2.82左右,曲率半径33.64 mm的凹球面可以显著提高核桃破壳效果。

关键词：核桃破壳赫兹接触理论 ANSYS仿真曲率半径正交试验

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基于赫兹接触理论的磁流变液电阻计算方法

材料导报 2020年第S1期34卷 486-489页

作者：王弘义罗一平纪东升陈亚蒙上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

磁流变液作为一种智能材料,其电学特性的准确探究有助于其在相关领域的有效利用。本工作研究了磁场强度、正压力以及磁性颗粒的粒径和体积分数等电学参数与平行板间磁流变液电阻的映射关系,推导了平行板间磁流变液电阻的理论计算公式。... 详细信息

磁流变液作为一种智能材料,其电学特性的准确探究有助于其在相关领域的有效利用。本工作研究了磁场强度、正压力以及磁性颗粒的粒径和体积分数等电学参数与平行板间磁流变液电阻的映射关系,推导了平行板间磁流变液电阻的理论计算公式。实验与理论计算的对比结果显示,本工作提出的磁流变液电阻计算方法有较强的可行性和准确的适用范围。

关键词：磁流变液电阻赫兹接触理论磁场

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涂层风沙冲蚀损伤表面分形维数预测模型

表面技术 2022年第4期51卷 127-138,156页

作者：郝贠洪张飞龙宣姣羽刘艳晨内蒙古工业大学土木工程学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学内蒙古自治区土木工程结构与力学重点试验室呼和浩特010051 内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051 内蒙古自治区建筑检测鉴定与安全评估工程技术研究中心呼和浩特010051

目的建立涂层风沙冲蚀损伤表面分形维数预测模型,重构冲蚀损伤表面形貌,为涂层风沙冲蚀损伤表面形貌研究提供基础。方法进行了聚氨酯防腐面漆涂层风沙冲蚀损伤试验,建立了多粒径粒子冲击模型,利用赫兹接触理论求解冲击损伤面积及其分布... 详细信息

目的建立涂层风沙冲蚀损伤表面分形维数预测模型,重构冲蚀损伤表面形貌,为涂层风沙冲蚀损伤表面形貌研究提供基础。方法进行了聚氨酯防腐面漆涂层风沙冲蚀损伤试验,建立了多粒径粒子冲击模型,利用赫兹接触理论求解冲击损伤面积及其分布概率,分析表面损伤的演化规律得到损伤面积增长迭代关系式,结合分形分布理论求解损伤表面分形维数,分析不同参数对理论模型的影响。利用理论模型重构损伤表面形貌、预测表面分形维数并与试验结果进行对比分析。结果冲蚀试验中,随冲蚀时间、角度的增加,随机均匀分布的损伤区域逐渐叠加联通,分形维数也随之增大;表面分形维数存在最大值,斜角度下单粒子冲击损伤区域为彗星形。理论模型中,主导粒子粒径越大,分形维数初期增长速度越慢;冲击损伤面积越大,分形维数初期增长速度越快;损伤尺度系数越大,分形维数最大值越大;冲蚀前损伤面积越大,初始分形维数越大。对比理论模型与试验结果,重构损伤表面形貌损伤演化规律与试验结果相似,表面形貌余弦相似性及分形维数相关性系数均大于0.9。结论通过分析固体粒子冲蚀现象特点和试验结果,发现风沙冲蚀是非线性的反馈的动力学系统,涂层冲蚀表面形貌具有迭代的损伤演化过程。基于此建立涂层风沙冲蚀损伤表面分形维数预测模型,可利用风沙流参数有效预测不同冲蚀时间下损伤表面分形维数、重构损伤表面形貌。理论模型预测结果与试验结果具有较高的相似性,可以为涂层风沙冲蚀损伤表面形貌研究提供基础。

关键词：风沙冲蚀形貌分形维数赫兹接触理论分形分布理论预测模型

脆性材料在韧性域内的往复纳米划痕深度预测研究

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机械工程学报 2021年第15期57卷 246-254页

作者：于洲余家欣袁卫锋赖建平何洪途西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室绵阳621010

提出了一种基于多道次划痕法的划痕深度的预测模型,在此模型中,基本假设为在针尖与材料弹性接触后,在每道次划痕中的划痕深度增量与赫兹接触理论得到的最大剪应力深度成正相关。随后通过建立每道次划痕时针尖与样品接触半径的递推关系,... 详细信息

提出了一种基于多道次划痕法的划痕深度的预测模型,在此模型中,基本假设为在针尖与材料弹性接触后,在每道次划痕中的划痕深度增量与赫兹接触理论得到的最大剪应力深度成正相关。随后通过建立每道次划痕时针尖与样品接触半径的递推关系,获得每道次划痕深度增量的递推关系,并通过划痕深度增量的总和来建立多次划痕深度的预测模型。考虑到脆性材料在多次划痕过程中会出现力学性能的变化,因此在预测模型中引入了材料弹性模量的修正方程以提高预测模型的精确性。为了验证上述模型的可靠性,本研究在压痕弹性载荷作用下,以磷酸盐激光玻璃为样品,采用球形金刚石针尖进行了多道次往复纳米划痕试验,并实现了对不同次数下的纳米划痕深度的预测。在通过对玻璃样品的弹性模量修正后,发现预测划痕深度和试验深度吻合度高。修正后的弹性模量根据划痕载荷的不同表现为随划痕次数不同的变化趋势,这与玻璃材料在不同载荷下剪切应力诱发的致密化与损伤软化相关。本研究所提出的计算模型理论基础可靠,同时考虑了材料自身力学性能的变化,因此有望推广到其他脆硬材料的纳米划痕变形演变预测中。

关键词：纳米划痕预测模型赫兹接触理论模量修正脆性材料

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行星滚柱丝杠副刚度特性分析及试验验证

哈尔滨工程大学学报 2019年第5期40卷 967-973页

作者：郭嘉楠何鹏黄洪雁刘占生黄玉平丁伟涛哈尔滨工业大学能源学院黑龙江哈尔滨150001 北京精密机电控制设备研究所北京100076

为了研究行星滚柱丝杠刚度特性对舵机的影响,本文建立了行星滚柱丝杠的刚度模型。采用微分几何方法描述行星滚柱丝杠非标准螺纹的空间曲面特征,基于赫兹接触理论建立了一种行星滚柱丝杠刚度模型;分析了轴向负载、螺纹接触角和滚柱数量... 详细信息

为了研究行星滚柱丝杠刚度特性对舵机的影响,本文建立了行星滚柱丝杠的刚度模型。采用微分几何方法描述行星滚柱丝杠非标准螺纹的空间曲面特征,基于赫兹接触理论建立了一种行星滚柱丝杠刚度模型;分析了轴向负载、螺纹接触角和滚柱数量对行星滚柱丝杠轴向刚度的影响规律,并搭建了行星滚柱丝杠刚度测试试验台,开展了轴向刚度验证试验。研究结果表明:行星滚柱丝杠轴向刚度随着接触角和滚柱数量的增大而增大;在相同负载条件下,接触角度和滚柱数量越大,轴向刚度增加速度越快。试验结果与本文模型的计算结果之间的最大误差为8. 3%,验证了本文所建立的行星滚柱丝杠刚度模型。

关键词：行星滚柱丝杠副传动机构螺纹接触微分几何接触刚度轴向刚度赫兹接触理论

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基于接触分析的螺栓连接刚度计算及模态验证

国外电子测量技术 2022年第3期41卷 45-51页

作者：陈磊磊贺旭东陈怀海南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

在考虑螺栓预紧力和连接界面接触的情况下,将连接结构分成螺栓预紧力作用的主区域和界面因螺栓连接而发生接触效应的接触面副区域两部分,然后结合赫兹接触理论和M-B分形模型,分别建立了两部分区域螺栓连接的法向刚度和切向刚度计算模型... 详细信息

在考虑螺栓预紧力和连接界面接触的情况下,将连接结构分成螺栓预紧力作用的主区域和界面因螺栓连接而发生接触效应的接触面副区域两部分,然后结合赫兹接触理论和M-B分形模型,分别建立了两部分区域螺栓连接的法向刚度和切向刚度计算模型。该刚度计算模型结合薄层单元可应用于结构的有限元建模。通过对不同螺栓连接形式的梁和板模型以及舱段圆筒模型进行有限元建模及动力学仿真,仿真模态分析结果与实测模态实验结果对比,最大误差小于6%。验证结果表明了该螺栓连接刚度计算模型的有效性。

关键词：螺栓连接连接刚度赫兹接触理论 M-B分形模型薄层单元

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基于改进约束配准的装配仿真方法研究

组合机床与自动化加工技术 2023年第3期 156-159,162页

作者：赵晨赵凤霞张琳娜姚松臣郑晨晨郑州大学机械与动力工程学院郑州450000

为了预测和控制产品的装配精度,在产品设计阶段考虑产品的实际表面形貌和受力情况,真实地模拟产品的实际装配状态,提出了一种改进约束配准的零件装配公差分析方法。该方法综合考虑装配力和零件表面几何偏差的影响,以配合面上力的作用点... 详细信息

为了预测和控制产品的装配精度,在产品设计阶段考虑产品的实际表面形貌和受力情况,真实地模拟产品的实际装配状态,提出了一种改进约束配准的零件装配公差分析方法。该方法综合考虑装配力和零件表面几何偏差的影响,以配合面上力的作用点和其对应点之间的距离最小为目标函数构建改进约束配准初始数学模型,然后基于Hertz接触理论计算受力变形量,对约束配准初始数学模型进行修正,使得两相配表面装配结果更贴合真实的接触状态。最后以螺栓连接配合面为例进行分析,仿真实验结果表明,采用改进约束配准法在产品设计阶段就可以较真实地预测两相配表面的接触状态,从而快速准确地在真实接触状态下分析和验证装配产品是否符合精度要求,为产品的装配公差分析提供了可视化手段和校验功能。

关键词：装配仿真几何偏差改进约束配准法赫兹接触理论

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基于赫兹理论的销轴连接修正设计方法研究

建筑结构学报 2018年第S1期39卷 410-417页

作者：张滨孙文波华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学建筑设计研究院广东广州510640

工程设计中销轴连接的接触应力峰值及应力分布模式大多以赫兹接触理论为准则进行分析。一般认为,作用于销轴的荷载在耳板范围内均匀分布或以等效集中力形式作用于耳板中线处,但实际工程中销轴连接的边界条件并不完全符合赫兹理论的假定... 详细信息

工程设计中销轴连接的接触应力峰值及应力分布模式大多以赫兹接触理论为准则进行分析。一般认为,作用于销轴的荷载在耳板范围内均匀分布或以等效集中力形式作用于耳板中线处,但实际工程中销轴连接的边界条件并不完全符合赫兹理论的假定。为得到更为精确的销轴连接应力计算式,在有限元模型中各相关参数的设置得到验证后,对销轴连接进行了参数分析。研究摩擦系数、耳板厚度、耳板间隙和销轴直径等参数对处于弹性工作状态的销轴连接的接触应力数值及其分布规律的影响,并对大量有限元分析结果进行拟合,提出了基于赫兹接触理论修正的销轴局部接触应力峰值计算式及销轴的最大弯曲应力计算式。在建议的尺度范围内,采用修正后的应力计算式的计算结果和有限元分析结果吻合较好,且具有较高的精度,可为工程应用提供参考。

关键词：销轴连接赫兹接触理论有限元分析弹性工作参数分析