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申请/专利权人：沈阳航空航天大学

摘要：本发明提供了一种粗糙表面法向接触刚度计算方法，包括：基于随机数值矩阵和粗糙表面自相关特性生成一个满足Gauss分布的粗糙表面；基于粗糙表面生成三维粗糙表面几何模型；对三维粗糙表面几何模型进行网格划分得到网格化的粗糙表面模型；获取约束边界条件和载荷边界条件并进行求解计算，得到粗糙表面上不同位移下的平均接触压力和平均变形量；基于不同位移下的平均接触压力和平均变形量，拟合生成接触面法向的平均变形量与平均接触压力的关系；基于接触面法向的平均变形量与平均接触压力的关系，得到粗糙表面的法向接触刚度。该方法能够考虑安装边接触面粗糙度的影响，定量计算出粗糙表面法向接触刚度随接触压力的变化，计算结果准确可靠。

主权项：1.一种粗糙表面法向接触刚度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1.基于随机数值矩阵和粗糙表面自相关特性，生成一个满足Gauss分布的粗糙表面；步骤S2.基于所述粗糙表面，生成三维粗糙表面几何模型；步骤S3.对所述三维粗糙表面几何模型进行网格划分，得到网格化的粗糙表面模型；步骤S4.获取所述粗糙表面模型的约束边界条件和载荷边界条件，并进行求解计算，得到所述粗糙表面上不同位移下的平均接触压力和平均变形量；步骤S5.基于不同位移下的所述平均接触压力和所述平均变形量，拟合生成接触面法向的所述平均变形量与所述平均接触压力的关系；步骤S6.基于接触面法向的所述平均变形量与所述平均接触压力的关系，得到所述粗糙表面的法向接触刚度；其中，步骤S1包括：步骤S11.生成一个随机数值矩阵；所述随机数值矩阵满足公式： 其中，pz为粗糙表面上各点的高度概率密度函数，z为粗糙表面上任意一点与基准线之间的距离；所述随机数值矩阵还满足公式： 其中，pτ为粗糙表面上任意两点的相关性，τx、τy分别为任意两点在x、y方向上的距离，σ为粗糙表面的粗糙度值，T为粗糙表面上的自相关长度；步骤S12.根据粗糙表面自相关特性，将所述随机数值矩阵进行二维数字滤波，得到满足Gauss分布且具有指数自相关特性的数值的粗糙表面；其中，步骤S5中，所述平均变形量与所述平均接触压力的关系，如公式所示：δ＝cpm；其中，c、m为影响结合面法向变形量的待定系数，δ为接触面法向的平均变形量，p为接触面法向的平均接触压力；步骤S6中，根据步骤S5得到的所述平均变形量与所述平均接触压力的关系公式，对关系公式两端同时对接触面法向的平均变形量δ求导，得到法向接触刚度与平均接触压力的关系，如公式所示：k＝αpβ β＝1-m；其中，k为法向接触刚度，c、m为影响结合面法向变形量的待定系数，δ为接触面法向的平均变形量，p为接触面法向的平均接触压力，α、β为系数，会根据c、m的变化而变化。

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