中国人民解放军陆军勤务学院（后勤工程学院）：《摩擦学》PPT课件_03-固体表面接触 Contact Between Solid Surfaces

摩擦学 Contact Between Solid Surfaces 固体表面接触

1 固体表面接触 Contact Between Solid Surfaces 摩擦学

固体表面接触是研究摩擦磨损的基础,了解固体表面 接触是认识摩擦磨损实质的前提,摩擦表面上微凸体的相 互作用是摩擦、磨损与润滑分析计算的出发点和依据。 囝你害画接鹤

2 固体表面接触是研究摩擦磨损的基础，了解固体表面 接触是认识摩擦磨损实质的前提，摩擦表面上微凸体的相 互作用是摩擦、磨损与润滑分析计算的出发点和依据。 固体表面接触

表面的弹塑性接触: 根据外载荷的大小或变形是否可逆,固体表面的接触分为弹性 接触和塑性接触。 当两个物体在载荷作用下相互靠近、 接触时,最先接触的是两表面上对应的弹性变形 微凸体高度之和最大的部位。随着载荷 的增加,其他微凸体也相继对应地进入 塑性变形 接触,开始是弹性变形,随着两表面靠 得更近,微凸体将发生塑性变形。而靠 近基体的材料仍处于弹性变形状态,这 样在表面层内就形成弹、塑性变形。 囝你害画接鹤

3 表面的弹塑性接触： 根据外载荷的大小或变形是否可逆，固体表面的接触分为弹性 接触和塑性接触。 当两个物体在载荷作用下相互靠近、 接触时，最先接触的是两表面上对应的 微凸体高度之和最大的部位。随着载荷 的增加，其他微凸体也相继对应地进入 接触，开始是弹性变形，随着两表面靠 得更近，微凸体将发生塑性变形。而靠 近基体的材料仍处于弹性变形状态，这 样在表面层内就形成弹、塑性变形。 塑性变形 弹性变形 W 固体表面接触

压力分布p 表层下最大剪应力处产 生塑性变形。塑性区很小 且处于弹性变形区的包围。 弹性区 费(塑性区)性 弹 性 区 区 弹性区 点接触表面下的变形区 囝你害画接鹤

固体表面接触 4 压力分布p a 塑性区 弹 性区 弹 性区 弹 性 区 弹 性 区 W 点接触表面下的变形区 表层下最大剪应力处产 生塑性变形。塑性区很小， 且处于弹性变形区的包围

【名义接触面积4n】接触表面的宏观面积,由接触物体的外部尺寸 决定。亦称表观接触面积。 【轮廓接触面积An】接触表面在波纹度的波峰上形成的接触面积。 是一种假设接触面积,大小与载荷和表面几何形状有关,约占名义接触 面积的5~15%。(图中红色区域) Ap An 囝你害画接鹤

5 【名义接触面积An】接触表面的宏观面积，由接触物体的外部尺寸 决定。亦称表观接触面积。 【轮廓接触面积A p】接触表面在波纹度的波峰上形成的接触面积。 是一种假设接触面积，大小与载荷和表面几何形状有关，约占名义接触 面积的5～15%。（图中红色区域） 固体表面接触

【实际接触面积A,】物体真实接触面积的总和(两接触物体通过表面 微凸体直接传递界面相互作用,发生变形而产生的微接触面积之和)。为 名义接触面积的001~0.1%。(图中黑点所示) 4 An 囝你害画接鹤

6 【 实际接触面积A r】物体真实接触面积的总和（两接触物体通过表面 微凸体直接传递界面相互作用，发生变形而产生的微接触面积之和）。为 名义接触面积的0.01～0.1 %。（图中黑点所示） 固体表面接触

表面接触模型: P(x) 在研究表面接触时,必须 把粗糙表面上的微凸体假定为 某一理想的形状。用一组微凸 体模型表示的两粗糙表面的接 触称为接触模型。工程上常用 的微凸体的形状主要有球体、 圆柱体和圆锥体。 不同形状的微凸体接触模型 囝你害画接鹤

7 表面接触模型： 在研究表面接触时，必须 把粗糙表面上的微凸体假定为 某一理想的形状。用一组微凸 体模型表示的两粗糙表面的接 触称为接触模型。工程上常用 的微凸体的形状主要有球体、 圆柱体和圆锥体。 W W W o x o x o x p(x) p(x) p(x) 图 3-3 不同形状的微凸体接触模型及应力分布 固体表面接触 不同形状的微凸体接触模型

主要研究圆柱体和球体所产生的接触变形,原因有二: 工程接触表面大多是圆弧形接触,如滚动轴承、齿轮、凸轮等 凡是固体表面都有微凸体,可将微凸体视为很小的球体,物体表面 接触可简化为一系列粗糙不平的球体接触。 根据接触特点,通常可将固体表面的接触问题分为点接触和线接 触。根据外载荷的大小或变形是否可逆,固体表面的接触又有弹性接 触和塑性接触之分。 囝你害画接鹤

8 主要研究圆柱体和球体所产生的接触变形，原因有二：  工程接触表面大多是圆弧形接触，如滚动轴承、齿轮、凸轮等  凡是固体表面都有微凸体，可将微凸体视为很小的球体，物体表面 接触可简化为一系列粗糙不平的球体接触。 根据接触特点，通常可将固体表面的接触问题分为点接触和线接 触。根据外载荷的大小或变形是否可逆，固体表面的接触又有弹性接 触和塑性接触之分。 固体表面接触

固体表面的弹性接触赫兹弹性接触: (1)接触体的材质均匀且各向同性; (2)接触表面是理想光滑状态,不考虑实际的粗糙度; (3)接触体只承受法向外载荷,而不存在切向载荷,即不考虑摩擦力; (4)接触体的变形是完全可逆的弹性变形,没有残余塑性变形; (5)与接触体大小相比,两固体之间的接触面积很小; (6)两接触表面间没有润滑剂。 XF平面 囝你害画接鹤

9 （1）接触体的材质均匀且各向同性； （2）接触表面是理想光滑状态，不考虑实际的粗糙度； （3）接触体只承受法向外载荷，而不存在切向载荷，即不考虑摩擦力； （4） 接触体的变形是完全可逆的弹性变形，没有残余塑性变形； （5） 与接触体大小相比，两固体之间的接触面积很小； （6）两接触表面间没有润滑剂。 固体表面接触 固体表面的弹性接触——赫兹弹性接触： W O A B Z δB δA δ a a X—Y平面

gS 5 几种摩擦副的 Hertz接触 囝你害画接鹤 10

10 几种摩擦副的Hertz接触 固体表面接触