[发明专利]一种考虑涂层影响的点接触力载与变形关系的建立方法

说明书

一种考虑涂层影响的点接变形与力载关系的建立方法，该方法包括：(1)采用半解析法或者有限元法计算获得固体润滑摩擦副在相应接触载荷下的接触变形；(2)应用最小二乘拟合获得考虑固体润滑涂层影响接触副的接触载荷与接触变形关系式。该方法克服了现有基于Hertz接触理论无法考虑固体润滑涂层影响的局限性，使固体润滑点接触摩擦副接触变形的计算结果更符合实际情况，保证了接触变形计算结果的准确性，为有固体润滑涂层的滚动轴承和齿轮力学特性分析提供了有效的求解方法，使滚动轴承和齿轮等涉及涂层接触问题的模型更符合实际情况，其计算结果更可靠可信。

技术领域

本发明属于接触力学领域，具体涉及一种考虑涂层影响的点接触力载与变形关系的建立方法。

背景技术

接触力学是一门研究两物体在外力作用下相互接触而在接触微区产生的局部应力与应变的学科，是摩擦副设计分析的主要理论依据。Hertz接触理论作为分析接触问题的经典理论，基于Hertz接触理论的摩擦副接触载荷与接触变形关系式已在滚动轴承和齿轮等涉及接触问题的工程领域广泛应用。随着表面工程技术的发展，表面涂层已在轴承、齿轮等关键基础件上得到广泛应用，以提升其摩擦接触表面的减摩、抗磨、抗疲劳和抗高温胶合性能，然而Hertz接触理论没有考虑摩擦副接触表面制备有固体润滑涂层的情况以及固体润滑涂层对接触变形的影响，因此基于Hertz理论的接触载荷与接触变形关系式已不适用于点接触摩擦副接触表面有固体润滑涂层的非赫兹接触问题的接触变形计算。对固体润滑球轴承而言，滚动体球与内外套圈的接触载荷与接触变形的关系式是建立滚动球轴承力学分析模型的基础，应用基于Hertz接触理论的接触载荷与接触变形的关系式进行近似计算，将无法保证计算结果的精度与有效性。

发明内容

本发明的目的是为了解决基于Hertz接触理论的接触载荷与接触变形关系式不适用于点接触摩擦副接触表面有固体润滑涂层的非赫兹接触问题的接触变形计算的问题，提供一种考虑涂层影响的点接触力载与变形关系的建立方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种考虑涂层影响的点接触力载与变形关系的建立方法，所述方法具体步骤为：

步骤一：将接触载荷力载范围0～Q_max均匀划分为n+1个载荷点，第i个载荷点接触载荷Q_i为：

Q_i＝(i-1)Δ_Q (1≤i≤n+1) (1)

其中：Q_max为接触载荷力载范围的最大值，Δ_Q＝Q_max/n，为相邻载荷点接触力载增量；

步骤二：采用基于半解析法或有限元法的接触分析模型求解固体润滑摩擦副在各个点接触载荷Q_i下的接触变形δ_i(1≤i≤n+1)；

步骤三：基于非线性模型，应用最小二乘法拟合获得固体润滑三维点接触摩擦副接触载荷与接触变形的非线性关系：Q＝f(δ) (2)。