球-球接觸條件下扭動微動應力數值模擬

摘要：在扭動微動的應力分布解析計算中,通過接觸表面切應力可以推導出接觸體內部的應力。而轉矩卸載過程中,由于接觸表面切向力表達式復雜,難以推導出接觸體內部的應力。為此采用快速傅里葉變換的方法對球-球接觸模型進行數值模擬,以此獲得卸載時接觸體內部的應力分布。首先,計算出接觸表面加載時的應力分布,并得到轉矩與扭轉角之間的遲滯曲線。然后,分析法向力和加卸載轉矩共同作用下接觸體內部的應力分布,以及最大應力的大小與位置。最后,在遲滯曲線上標明最大應力點位置,并分析黏著區半徑c和摩擦因數f對最大應力位置的影響規律。研究表明:卸載時表面切向力qr沿半徑方向,先增大再減小最后持續增大;法向力在較大范圍內影響接觸體應力分布,而轉矩主要在深度0~0.5a范圍內起作用;黏著區半徑c越大,摩擦因數f越小,最大應力點更可能位于接觸體內部。