分形接触干摩擦模型及在围带叶片受迫响应分析中的应用

为了研究含有围带接触面叶片的非线性振动响应,基于三维干摩擦微滑移模型,发展了一种分形接触干摩擦微滑移模型,用于计算考虑接触面形貌的摩擦力.在该模型中,摩擦接触面被离散成一系列接触单元,每个接触单元由一组接触点对来表征该接触单元的粘滞、滑移、分离的摩擦运动状态.采用分形几何模拟接触表面的形貌,基于分形理论和赫兹接触理论,建立接触面粗糙度、正压力、弹性模量、泊松比等参数与接触刚度和摩擦系数的关系.接触面摩擦力由接触刚度、摩擦系数和接触点对的相对位移确定.采用该发展的模型预测了真实围带叶片的受迫振动响应,研究了接触面形貌和初始正压力对围带叶片共振响应的影响.研究结果表明,本文模型能考虑接触面形貌对围带叶片非线性振动响应的影响;接触面形貌改变时,接触刚度和摩擦系数会发生变化,从而影响接触面摩擦力;在该模型中,接触刚度随着正压力的增加而增加,随着粗糙度的增加而减小;摩擦系数随着正压力增加而增加,随着粗糙度的增加,先增大后减小;接触面形貌和初始正压力对围带叶片受迫振动响应有显著影响.