26129

مدلسازي ديناميكي همبستگي برخورد و لغزش در استهلاك انرژي سطوح تماس فلزي خشك

دكتري

مهندسي مكانيك

92

1400/08/29

حميد احمديان

مهندسي مكانيك

در اين رساله، يك مدل تحليلي جامع براي شبيه‌سازي پديده‌ي برخورد، لغزش و جدايش سطوح تماس اصطكاكي خشك ارائه شده است؛ بطوريكه، علاوه بر در نظر گرفتن تماس مماسي و لغزش بين دو سطح و مدلسازي ميرايي اصطكاكي ناشي از آن، اثرات دمپينگ ناشي از برخورد و جدايش راستاي عمود بر سطح تماس نيز در مدلسازي لحاظ شده است. براي ارائه اين مدل جامع تماس، ابتدا يك "مدل تماس دو سطح زبر"، براساس مدل‌هاي فيزيكي "تماس چند زبري"، كه مبتني بر روش جمع آماري اندركنش ناهمواري‌هاي سطح مشترك تماس مي‌باشند، توسعه داده شده است. در "مدل تماس دو سطح زبر" پيشنهاد شده، اثرات جانبي ناهمواري‌هاي سطوح تماس، شبيه‌سازي شده است؛ ضمن اينكه يك رابطه‌ي نيرو-جابجايي در فاز پيش‌لغزش، بر اساس رابطه‌ي اصطكاكي ميندلين معرفي شده است. "مدل تماس دو سطح زبر" پيشنهاد شده قادر است حالتهاي حركتي پيش‌لغزش و لغزش كامل را در شرايط مختلف نيروي نرمال ثابت بر سطح تماس و نيروي نرمال متغيير، شبيه‌سازي كند؛ ضمن اينكه اثرات كوپلينگ بين دو راستاي نرمال و مماسي تماس را در نيز در نظر مي‌گيرد و قادر است پديده‌ي پرش كه در تماس دو سطح زبر رخ مي‌دهد را شبيه سازي كند. همچنين، بر اساس روابط استخراج شده براي "مدل تماس دو سطح زبر"، يك مدل كاهش يافته و ساده‌تر با عنوان "مدل تماس يك سطح زبر بهبود يافته" نيز معرفي شده است كه قادر است رفتار هيسترزيس و استهلاك انرژي سطوح مشترك اصطكاكي را با دقت قابل قبولي شبيه‌سازي كند. سپس، اثرات دمپينگ ناشي از برخورد و جدايش دو سطح به "مدل تماس يك سطح زبر بهبود يافته" اضافه شده است و مدل جامع برخورد-لغزش-جدايش پايه‌ريزي شده است؛ بطوريكه مي‌توان از آن در حالت كلي ارتعاشات يك سازه، براي مدلسازي اتصالات بهره جست. مهمترين ويژگي مدل تماس ارائه شده اين است كه تنها با اندازه‌گيري‌هاي پروفيل ناهمواري سطح و جنس سطوح تماس، رفتار تماس اصطكاكي اتصالات تخت، قابل شبيه‌سازي و پيش‌بيني است، بدون آنكه نياز به فرآيندهاي تجربي شناسايي پارامترهاي مدل و يا بروزرساني آن باشد.

1400/11/26

Dynamic Coupling Model of Slip and Slap Phenomena in Dry Metallic Contacts

2/15/2022 12:00:00 AM

This thesis simulates the dissipated energy of dry frictionally rough interface by analytical comprehensive contact model proposal. In addition to considering the frictionally hysteresis behavior due to shear motion, the damping effects due to collision and separation in normal direction are included in the proposed contact model. A new two rough surface model is developed as a "two rough interface model." based on multi-asperity contact theory. This model is based on the statistical summation method of interaction of contact surface roughnesses. In the proposed "two rough interface model," the oblique contact effects of roughness are simulated. In addition, a modified force-displacement relation is introduced in the pre-slip regime of motion. The proposed "two rough interface model" can simulate pre-slip and gross slip motion states under different conditions such as constant and variable normal load. The proposed model considers the coupling effects between the normal and tangential directions of contact and can simulate the lift-up phenomenon, which occurs at the contact of two rough surfaces. In the following, based on the derived relations in the "two rough interface model," a reduced and simpler contact model is introduced, called "modified single rough interface model," which can simulate hysteresis behavior and energy dissipation frictionally flat joints, with acceptable accuracy. Then, the effects of collision and separation (slap) of two contacting surfaces are added to the "modified single rough interface model," and a comprehensive slip-slap contact model is established. The proposed slip-slap contact model can be applied to the modeling of interfaces in the general case of vibrations of structures. The most significant advantage of the proposed contact model is that using measured surface roughness profile and material properties, the frictional contact behavior of flat joints can be predicted. There is no need for processes of parameters identification or model updating by experimental data.

تماس اصطكاكي , لغزش , برخورد- جدايش , ناهمواري سطح

Frictional Contact , Slip , Slap , Roughness

حسين جمشيدي

حسين جمشيدي