2. 赫兹接触介绍
现在的社会进入了一个飞速发展的时期,各个国家的制造业,工业都受到了很大的重视,因为这些事一个国家的基本产业,这些产业和民众的生产生活有着息息相关的联系,在我们生活中,制造业,工业,机械产品扮演着非常重要的角色,不仅仅是在我们生活中,在军事上,大型工程,大型机械方面,接触都扮演着非常重要的角色,因为无论是什么样子的机械,什么样子的零件,什么样子的产品,都不可能全是简单的物体,都是有很多种物体通过各种结构连接而成。这样,就无可避免的涉及到了接触的问题。
从我国的国情发展来看,虽然我国土地很大,但是尖端的技术仍然不足,制造业仍然是我们国家的支柱产业,通过制造业我们可以提高生活质量,同时如果制造业的水平上升了,对我们国家的尖端技术的发展也是有着很大的帮助,在一个机械产品,或者构件的生产过程中,设计过程是整个环节中最重要的一环,所谓一个好的开头是成功的一半,如果有好的设计理念,创新的设计思路,那样就会对整体的创新有很大的帮助。
设计之所以如此重要,一方面是设计关乎着总投资的多少,有时候可能一个小小的改动就会节省很多的投资,另一方面是设计可以优化产品的功能,使得整体的结构更加的合理,相关的构件之间的联系更加的合理,同时在机械中,各种各样的零件之间免不了的会有各种各样的接触,有接触自然就会涉及到接触的相关问题。
接触问题普遍存在于各种的机械问题中,而且大多数的接触问题属于非线性的接触问题,这类问题的分析有很多的难题,但是我们仍然要研究这个重要的问题。
2.1接触问题的数值分析方法以及发展现状
物体之间的接触问题是在弹性力学里面的一个非常重要的问题。由于牵扯接触的相关问题都是非线性的,所以在工程分析上是很复杂的,同时也很困难。目前,弹性力学在分析相关问题时,应用的是解析法和数值法两种方法。
由于在数学的计算上面,一般情况下只有一些简单的情况能得到解析解,对于一些复杂的情况并不能很好地进行求解,现在,对于复杂问题的求解情况,唯一的方法就是应用数值法,如将微分改为差分。得到差分解,或是进行近似的计算。或者是将物体简化成很多个的离散化的模型,对这个模型进行求解。从而对整个物体进行求解,这种方法随着大型计算机的出现,越来越得到人们的关注。
利用这种方法,可以将一个复杂的物体划分成很多个小的单元,而且单元本身也可以有不同的形状,这样就相当于吧需要求解的问题模型化,使原本的无限自由度问题转化成为有限自由度问题。通过插值函数,计算每个单元的近似值,然后求解整个物体上面的近似值,随着单元数量的增加,或者单元大小的缩小。这样使得差值的精度越来越高,近似的误差越来越小。可以大幅度增加计算的精度[3]。
2.2 赫兹接触的相关条件与假定
赫兹接触是研究接触问题中的一个很重要的方法,在讨论弹性接触问题时,一般有几个假定:
(1)接触系统由两个相互接触的物体组成,它们间不发生刚体运动;
(2)接触物体的变形是小变形,接触点可以预先确定,接触或分离只在两物体可能接触的相应点进行;
(3)应力、应变关系取线性;
(4)接触表面充分光滑;
(5)不考虑接触面的介质(如润滑油)、不计动摩擦影响。
同时假设:
1.接触区发生小变形。
2接触面呈椭圆形。
3相接触的物体可看作是弹性半空间,接触面只作用有垂直的压力。 压电智能结构接触响应的数值模拟(3):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_31008.html