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

دكتري

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.

210348

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك

حميد احمديان