基于界面元法的機(jī)械結(jié)合部靜動(dòng)態(tài)特性研究

湯金金 楊天輝

摘要：日前我國(guó)經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展的同時(shí)，整個(gè)國(guó)家的各個(gè)行業(yè)也在飛速的發(fā)展，例如國(guó)家的制造業(yè)、航空航天業(yè)等都達(dá)到了全球的超高水平，手中也握有大量的自主研發(fā)的專(zhuān)利等。尤其是我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)，更是以其高一流的制造、高一流的質(zhì)量、高一流的生產(chǎn)速度著稱(chēng)。在機(jī)械制造的過(guò)程中，其高質(zhì)量、高精度是他的顯著特點(diǎn)，機(jī)械結(jié)合部更加是整個(gè)機(jī)械制造過(guò)程中非常重要不可忽略的一環(huán)，本文旨在通過(guò)界面元法這一制造方法來(lái)向大家介紹關(guān)于機(jī)械結(jié)合部的靜動(dòng)態(tài)的有關(guān)研究。

關(guān)鍵字：界面元、機(jī)械結(jié)合部、相關(guān)研究

1.引言

關(guān)于機(jī)械結(jié)合部的研究，前人已做過(guò)非常多的文獻(xiàn)報(bào)告以及相應(yīng)的措施和方法等，而隨著如今科技的進(jìn)一步和更深一層的研究，我們目前也得到了一種相對(duì)新型的研究方法，那就是界面元法。那么到底什么叫做界面元法呢，顧名思義，界面元法就是在機(jī)械結(jié)合部的制造過(guò)程中，通過(guò)控制他的界面的相關(guān)元素來(lái)精確的定義和把控機(jī)械制造過(guò)程中的精準(zhǔn)度，用界面元來(lái)模擬機(jī)械制造中不連續(xù)、不準(zhǔn)確的的接觸面，并且結(jié)合相應(yīng)的宏觀特性和微觀表象來(lái)研究機(jī)械結(jié)合部的相關(guān)信息。

2.機(jī)械結(jié)合部的現(xiàn)狀

機(jī)械結(jié)合部不是簡(jiǎn)單的一個(gè)部件的問(wèn)題，而是有許多復(fù)雜細(xì)小的問(wèn)題組成的，也受到許多其他因素的影響，例如整個(gè)機(jī)械結(jié)合部的材料構(gòu)成，是由什么材料組成的，還有結(jié)合部部位的整體形狀，也就是其外貌，咬合形狀之類(lèi)，還有結(jié)合部部分的承受力，所指定的最大承受力和其對(duì)應(yīng)的尺寸大小，若是太大或者太小都不能夠達(dá)到所需要的要求以及對(duì)應(yīng)的功能，所以在機(jī)械結(jié)合部的方向研究上，確實(shí)是需要做大量的調(diào)研以及測(cè)驗(yàn)，以便得出最能夠適應(yīng)的機(jī)械結(jié)合部。

實(shí)際上，結(jié)合部的主要問(wèn)題就是研究他的表面之間的接觸的大小、角度、方向等問(wèn)題，關(guān)于結(jié)合部的這些特性的問(wèn)題的研究可以從很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的過(guò)去開(kāi)始談起，這就是在我們之前的科學(xué)家們辛苦研究開(kāi)發(fā)的結(jié)果。遠(yuǎn)在十九世紀(jì)，赫茲就已經(jīng)開(kāi)始設(shè)計(jì)研究有關(guān)兩個(gè)接觸面的曲面彈性的問(wèn)題，赫茲的研究在上兩個(gè)世紀(jì)就為我們后人奠定了接觸力學(xué)的基礎(chǔ)。在二十世紀(jì)的同時(shí)，又出現(xiàn)的新的偉大的科學(xué)家對(duì)接觸力學(xué)有了進(jìn)一步的研究，新時(shí)代的科學(xué)家根據(jù)兩個(gè)物體接觸表面的外觀形狀的特點(diǎn)，奇思妙想，進(jìn)一步的研究出一種新的模型，這就是流傳在世的GW模型，這種模型在時(shí)代的發(fā)展背景下，對(duì)于粗糙表面的研究加深了一個(gè)深的層次。

對(duì)于結(jié)合部特性的相關(guān)參數(shù)的研究，主要是需要通過(guò)成千上百次的實(shí)驗(yàn)將結(jié)合部的各種對(duì)應(yīng)參數(shù)從結(jié)合部中拆分出來(lái)，這樣才能夠得到更加精準(zhǔn)的結(jié)合部參數(shù)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果劃定在一個(gè)相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果范圍中。

3.機(jī)械結(jié)合部的特性研究

為什么需要專(zhuān)注于研究結(jié)合部的特性呢，因?yàn)榻Y(jié)合部的特性研究的根本目的就是為了能夠更好的應(yīng)用于工程之中，也就是說(shuō)需要在機(jī)械制造的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)之中去研究他的工作實(shí)質(zhì)，來(lái)判斷未來(lái)如何根據(jù)這個(gè)已知結(jié)果的因素來(lái)重新界定靜態(tài)和動(dòng)態(tài)之間的基本要素。

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械制造行業(yè)的生產(chǎn)主要因素也由傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)西方的工藝變?yōu)榱俗约貉邪l(fā)的工業(yè)，而采用實(shí)驗(yàn)所收集到的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，這樣就可以更加精確的描述出機(jī)械部的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的特性，但就目前的情況來(lái)看，即便是最先進(jìn)的發(fā)達(dá)國(guó)家的科學(xué)研究者，也沒(méi)有辦法準(zhǔn)確的建立模型來(lái)描述機(jī)械部的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件。

4.界面元法的研究

界面元法是一個(gè)新型的研究數(shù)學(xué)物理知識(shí)方面的模型，這種模型的計(jì)算方式與傳統(tǒng)的計(jì)算方式不同，主要是以復(fù)雜的結(jié)構(gòu)面與接觸面的接觸的形態(tài)來(lái)計(jì)算，與整個(gè)物塊的形體特征無(wú)關(guān)。

根據(jù)我國(guó)的科學(xué)家的研究，界面元法能夠同時(shí)在連續(xù)介質(zhì)和非連續(xù)介質(zhì)還有兩種不同的混合物質(zhì)之間應(yīng)用。除去這種適應(yīng)度高的優(yōu)點(diǎn)之外，界面元法在解決其他問(wèn)題的方面上也有著自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，例如經(jīng)過(guò)了幾百年的發(fā)展，界面元法已經(jīng)發(fā)展的日趨成熟，理論方面的成熟也證明了他的真實(shí)性和可靠性，還有計(jì)算方法的簡(jiǎn)便性，對(duì)比其他情況復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題，界面元法以其相對(duì)簡(jiǎn)單的算法深得現(xiàn)代科學(xué)家的喜愛(ài)。

5.主要研究工作

為什么機(jī)械結(jié)構(gòu)的結(jié)合部要選取界面元法作為主要的研究方法呢？其原因主要是由于機(jī)械結(jié)構(gòu)部的特點(diǎn)決定的，他具有連續(xù)-非連續(xù)的特征，并且根據(jù)很久很久以前的科學(xué)家的研究理論來(lái)考慮，界面元法更加能夠推導(dǎo)出機(jī)械結(jié)構(gòu)部的有效參數(shù)，從而對(duì)整個(gè)機(jī)械行業(yè)的研究方向有非常大的幫助。其次，根據(jù)這種方法構(gòu)建出的數(shù)學(xué)模型，能夠更好直觀的讓人們清晰的看到機(jī)械結(jié)合部的靜態(tài)材料參數(shù)。此外也可以更加簡(jiǎn)單便捷的驗(yàn)證機(jī)械結(jié)合部靜態(tài)特性的準(zhǔn)確性和易用性，使得未來(lái)的機(jī)械發(fā)展行業(yè)可以想著更快更好的方向發(fā)展。

6.結(jié)束語(yǔ)

隨著機(jī)械制造行業(yè)的高速發(fā)展，科技也相應(yīng)的有了更好的發(fā)展，對(duì)比過(guò)去的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)方向、試驗(yàn)手段等，現(xiàn)在因?yàn)榭萍嫉母咚侔l(fā)展，對(duì)機(jī)械制造設(shè)備的整體性能的要求也越來(lái)越高。同時(shí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)部作為機(jī)械結(jié)構(gòu)中最最重要的一部分，具有非常關(guān)鍵的作用性。希望未來(lái)的科學(xué)研究能夠更加精準(zhǔn)精密，在對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)部的界面元法的研究上更加嚴(yán)密，廣泛的推進(jìn)界面元法的應(yīng)用。

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