赫兹接触摩擦模型的分析与研究

简介：
本研究聚焦于赫兹接触理论下的摩擦问题，通过建立数学模型和实验验证，探讨了表面微观形貌对摩擦特性的影响机制。 Hertz接触理论由德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹提出，主要研究弹性体在接触后应力分布、接触面积及接触力之间的关系，在机械工程领域尤其是轴承与齿轮等领域的应用十分广泛。 本段落探讨了将Hertz接触理论应用于旋转机械设备中定转子碰摩问题的研究。碰摩是指设备运行过程中因各种原因导致的定转子间非正常摩擦，是常见的机械故障之一。这种现象会导致系统振动加剧、性能下降，并可能引发严重事故。因此，研究碰摩对机械动力学特性的影响具有重要的理论和实际意义。 文中通过建立单跨双盘转子系统的数学模型来探讨转子与定子之间的接触碰撞问题。该系统包含两个惯性元件（即两个盘）及连接它们的轴，并且仅有一个自由度，在风机、泵等设备中常见类似结构。 研究采用Newmark-β数值积分算法进行动力学分析，这是一种常用的数值方法，通过预测校正过程求解动态方程以获得位移、速度和加速度响应。研究表明，随着转速增加，系统运动模式会从周期1发展到周期4；不平衡量的增大则会导致振动幅度显著提高。 本研究为旋转机械的设计优化提供了依据，并对碰摩故障时的动力学行为进行了深入分析，有助于改进设计以减少故障发生几率和准确监测诊断。文中提及的关键理论和技术包括Hertz接触理论、单点碰摩、不平衡量及Newmark-β数值积分等。 此外，本段落还参考了其他学者的研究成果，这些研究从不同角度探讨了旋转机械碰摩问题的特性，为本研究提供了理论支持与方法论借鉴。例如，文献[1]分析了非线性转子系统发生碰摩时的动力学行为变化规律；而文献[2]则通过实验模拟并利用关联维数进行时间序列分析来揭示系统运动状态的变化。 该研究成果得到了基金项目的支持，并介绍了作者及其研究团队在转子动力学及故障诊断领域的贡献，致力于提高旋转机械设备的可靠性。