基于分形理论的平面磨削粗糙表面接触刚度的研究

发布时间：2025-06-24 06:33

　　 为了更加准确地预测平面磨削表面的接触刚度,本文提出一种基于分形理论接触刚度的计算方法。采用分形表面对砂轮的表面形貌进行表征,结合机床运动学与切削理论,实现了平面磨削表面形貌的仿真,并采用有限元方法对平面磨削仿真表面进行接触分析。最后探讨了砂轮表面形貌参数分形维数与尺度系数对平面磨削粗糙表面接触刚度的影响。仿真结果显示,平面磨削表面接触刚度的数值随着接触压力的增大而逐渐增大,两者之间呈现非线性关系并且不同分形参数下的变化趋势相同;在相同接触压力的条件下,平面磨削表面接触刚度随分形维数的增大而逐渐增大,随着尺度系数的增加而逐渐减小。

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【部分图文】：

图4 D=2.5,G=10-8条件下的三维实体

图3D=2.5,G=10-8条件下的特征曲面将上述特征曲面导入到逆向建模软件Pro-E当中，采用Pro-E的小平面特征命令进行三维建模。通过曲面剪裁、实体化命令，即可实现对三维实体的生成。图4所示为D=2.5,G=10-8条件下通过特征曲面生成的三维实体模型。

图5 装配体网格划分示意图

在上述操作完成之后，对分析步进行设置。将初始增量步的大小设置为1E-30；最小增量步大小设置为1E-30；最大增量步大小设置为1E-2；最大增量步数设置为50000。在上述设置完成之后，需要对场输出以及历程输出进行设置。由接触刚度的定义可知，只需选取接触压力与接触位移进行输出即可....

图6 D=2.5,G=10-8条件下接触仿真应力云图

图5装配体网格划分示意图以D=2.5,G=10-8条件下平面磨削表面形貌为例对基于表面形貌数据的平面磨削接触刚度获取流程进行介绍，得到了接触刚度的有限元仿真结果。

图7 不同分形维数下接触刚度变化曲线

经由上述分析，可以得到平面磨削表面接触刚度的仿真结果。本节将通过改变砂轮表面的分形参数，实现对不同平面磨削表面接触刚度有限元结果的对比分析。按照上述处理流程，分别对砂轮表面分形维数条件下获得的平面磨削表面进行接触刚度有限元仿真。图7所示为尺度系数G=10-8，不同分形维数D条件下....

本文编号：4052627