[发明专利]一种考虑弹塑性接触连续单调的粗糙表面法向刚度建模方法

权利要求书

1.一种考虑弹塑性接触连续单调的粗糙表面法向刚度建模方法，其特征在于包括如下步骤：

1)测量接触表面的微观形貌数据，通过结构函数法获得两接触表面的特征分形参数，即分形维数和分形粗糙度参数，并计算结合面等效粗糙表面的特征分形参数；

2)考虑了微凸体接触载荷、平均接触压力和接触面积随着变形量的增大连续单调递增的客观情况，建立新的微凸体弹塑性模型；

3)结合分形理论，将单个微凸体的接触特性扩展到整个结合面，建立考虑弹塑性的结合面法向接触刚度模型；

4)将结合面法向载荷、材料各参数值和步骤1)获得的等效粗糙表面的特征分形参数代入步骤3)建立的结合面法向接触刚度模型中计算结合部法向接触刚度。

2.根据权利要求1所述的一种考虑弹塑性接触连续单调的粗糙表面法向刚度建模方法，其特征在于，步骤1)中，计算结合面处的分形维数和分形粗糙度通过结构函数法获得，根据不同尺度对轮廓曲线的离散信号计算出相应的结构函数值，结构函数的定义为粗糙表面轮廓函数的增量方差，其表达式为：

S(τ)＝[z(x+τ)-z(x)]²＝Cτ^4-2D (1)

其中，τ代表水平方向上的数据步长，它可以是任意值，z(x)代表表面轮廓的测量值，D代表分形维数，系数C满足关系式其中，Γ代表第二类欧拉积分，G代表分形粗糙度参数；

对式(1)等式两边同时取对数有logS(τ)＝(4-2D)logτ+logC，因此，logS(τ)与logτ成线性关系，根据结构函数值回归分析拟合曲线，分形维数可以通过直线的斜率k_s计算获得，k_s＝4-2D，分形粗糙度可以通过直线的截距B获得，B＝logC，等效的粗糙表面的分形参数可以通过式(2)获得

S_e(τ)＝S₁(τ)+S₂(τ) (2)

其中，S₁(τ)和S₂(τ)分别代表两粗糙表面轮廓的结构函数，S_e(τ)代表等效粗糙表面轮廓的结构函数。