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hertz接触理论,什么是拟动力学

admin admin 发表于2024-04-06 15:15:17 浏览24 评论0

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那位高手 知道hertz接触理论的计算公式

对于线接触,弹性力学给出的接触应力计算公式(Hertz Formula)为:

修正Hertz-Mindlin接触理论模型

Dvorkin等针对海洋浅层疏松的砂(岩)的岩石物理特征,在Biot-Gassmann关系的基础上,提出了 计算疏松砂(岩)骨架性质计算的新理论。该理论以Hertz-Mindlin接触理论为基础,按Nur等(1996))临界孔隙度处理方法,对孔隙度小于临界孔隙度(40%)的沉积物,按公式(2.13)计算其骨架模量:
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对孔隙度大于临界孔隙度(40%)的沉积物,骨架模量按公式(2.14)计算:
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其中
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公式(2.15)中K和G分别是组成岩石的矿物的体积模量和剪切模量,v是泊松比,n是颗粒接触数,经验估计为8.5,P为有效压力,按公式(2.16)计算:
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其中ρs和ρf分别是固体和流体的密度,h为从海底起计算的密度,g为重力加速度。
修正Hertz-Mindlin接触理论模型与经典的Biot-gassmann理论最大的不同点是,在考虑矿物组成的基 础上,同时包含了骨架结构(接触点参数)的影响。这种考虑对于疏松砂岩的岩石物理属性是比较合理的。

Hertz接触理论是什么

http://218.195.234.48:8080/opac/item.php?marc_no=0000099466
接触力学/(英) K.L.Johnson著
本书系统地介绍了Hertz接触理论及非Hertz接触理论、非弹性体接触、滑动接触、滚动接触、辗压与润滑以及粗糙表面等常见的工程实际问题。

海因里希·鲁道夫·赫兹的主要贡献

赫兹对人类文明作出了很大贡献,正当人们对他寄以更大期望时,他却于1894年元旦因血中毒逝世,年仅36岁。为了纪念他的功绩,人们用他的名字来命名各种波动频率的单位,简称“赫”。赫兹也是是国际单位制中频率的单位,它是每秒中的周期性变动重复次数的计量。赫兹的名字来自于德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹。其符号是Hz。电(电压或电流),有直流和交流之分。在通信应用中,用作信号传输的一般都是交流电。呈正弦变化的交流电信号,随着时间的变化,其幅度时正、时负,以一定的能量和速度向前传播。通常,我们把上述正弦波幅度在1秒钟内的重复变化次数称为信号的“频率”,用f表示;而把信号波形变化一次所需的时间称作“周期”,用T表示,以秒为单位。波行进一个周期所经过的距离称为“波长”,用λ表示,以米为单位。f、T和λ存在如下关系: f=1/T ,v=λ.f ,其中,v是电磁波的传播速度,等于3x10^8米/秒。频率的单位是赫兹,简称赫,以符号Hz表示。赫兹(H·Hertz)是德国著名的物理学家,1887年,是他通过实验证实了电磁波的存在。后人为了纪念他,把“赫兹”定为频率的单位。常用的频率单位还有千赫(KHz)、兆赫(MHz)、吉赫(GHz)等。在载带信息的电信号中,有时会包含多种频率成分;将所有这些成分在频率轴上的位置标示出来,并表示出每种成分在功率或电压上的大小,这就是信号的“频谱”。它所占据的频率范围就叫做信号的频带范围。例如,在电话通信中,话音信号的频率范围是300~3400赫;在调频(FM)广播中,声音的频率范围是40赫~15千赫,电视广播信号的频率范围是0~4.2兆赫等。 接触力学是研究相互接触的物体之间如何变形的一门学科。赫兹1882年发表了关于接触力学的著名文章“关于弹性固体的接触(On the contact of elastic solids)”,赫兹进行这方面研究的初衷是为了理解外力如何导致材料光学性质的改变。为了发展他的理论,赫兹用一个玻璃球放置在一个棱镜上,他首先观察到这个系统形成了椭圆形的牛顿环,以此实验观察,赫兹假设玻璃球对棱镜施加的压力也为椭圆分布。随后他根据压力分布计算了玻璃球导致的棱镜的位移并反算出牛顿环,以此再和实验观察对比以检验理论的正确性。最后赫兹得到了接触应力和法向加载力,接触体的曲率半径,以及弹性模量之间的关系。赫兹的方程是研究疲劳,摩擦以及任何有接触体之间相互作用的基本方程。赫兹接触理论的主要缺点是没有考虑两个接触体之间的结合力。这一问题在1971年 K. L. Johnson K. Kendall 和 A. D. Roberts解决,他们提出了最后以三人名字命名的JKR接触理论。JKR理论中他们考虑了材料的表面能效应,由于表面能的存在,相互接触的固体之间将引进一个结合力,最后根据能量平衡的原理,他们得到一个方程描述接触应力分布,接触体曲率半径,弹性模量以及材料表面能之间的关系。在JKR模型中,当表面能为零时,方程自然过渡到赫兹方程。推导JKR模型的前提之一是,认为两个接触体的所有相互作用均发生在接触半径之内,后来证明如果采用不同的假设会得到不同的结论。1975年,B.V.Derjaguin, V. M. Muller and Y. P. Toporov等人假设接触体之间相互作用可以发生在接触半径之外,据此假设提出了所谓的DMT模型试图考虑结合力的影响。根据JKR和DMT模型,会的到不同的(pull-off)分离力(分开两个接触体所需要的最大作用力),这一不同的结果曾引起很多争论,最后Muller等人指出JKR和DMT模型各有各的应用范围:JKR模型对大颗粒,高表面能,低弹性模量的材料描述较好。而DMT模型则相反。由赫兹开创性工作开始,随后由其他人完善的接触力学理论是涉及到接触体的各种科学及工程研究中不可缺少的工具之一。因此赫兹在接触力学领域所作出的贡献不应该被他在电磁学领域杰出的成就而忽视。赫兹的主要贡献是用实验证明了电磁波的存在,并测出电磁波传播的速度跟光速相同,还进一步观察到电磁波具有聚焦、直进性、反射、折射和偏振等性质。(1)赫兹证明电磁波存在的实验赫兹是亥姆霍兹的学生,在老师的影响和要求下,他深入研究了电磁理论。1879年,德国柏林科学院悬奖征解,向当时科学界征求对麦克斯韦电磁理论进行实验验证,促使年轻的赫兹萌发了进行电磁波实验的雄心壮志。赫兹的实验装置一部分如。AA′是两块40厘米见方的铜板,焊上直径0.5厘米,长70厘米的铜棒,头上各接一小铜球,相对放置,球中间留有空隙约0.75厘米。铜球表面仔细磨光,两棒分别接到感应圈的两端,当通电时,两棒之间产生放电,形成振荡。 再取2毫米粗的铜棒做成圆环,半径为35厘米,如中的B。圆环的空隙f,宽度可用精密螺旋调节,从零点几毫米调到几毫米。当放在适当位置时,f间隙会跟随AA′产生火花放电,火花可长达6-7毫米。B环可围绕平行于AA′面的法线mn旋转,旋转到不同位置,f放电的火花长度不一样。当f处于a或a′时,完全没有火花;转动些许角度,开始会产生火花;转至b或b′时,火花最大。(2)赫兹测出电磁波速度赫兹最有说服力的实验是直接测出电磁波的传播速度。他用的装置如下:导体AA′(赫兹称之为原导体)在感应圈的激励下产生电磁波。AA′平面与地板垂直,在图中赫兹标了一条基线rs,下面是距离标记从离AA′中心点45厘米处计程。实验在一间15×14米的大教室进行,在基线的12米内无任何家具。整个房间遮黑,以便观察放电火花。次回路就是那个半径为35厘米的圆环C或边长60厘米的方形导线框B。根据麦克斯韦理论,已经知道这个速度大概是每秒3万公里,要直接测这样的速度是十分困难的。赫兹想起了20年前他的老师昆特(Kundt)用驻波测声速的方法,巧妙地设计了一个方案。他在教室的墙壁上贴了一张4米高,2米宽的锌箔,并将锌箔与墙上所有的煤气管道、水管等联接,使电磁波在墙壁遭遇反射。前进波和反射波叠加的结果就会组成驻波,。根据波动理论,驻波的节距等于半波长,测出节点的位置就可以知道波长。 赫兹沿基线rs移动探测线圈,果然在不同的位置上火花隙的长度不一样。有的地方最强,这是波腹;有的地方最弱,甚至没有火花,这是波节。根据电容器的振荡理论赫兹算得电磁振荡的周期。从光速就是电磁波的速度的假设和测得的波长也可算出周期,两者相差大约10%,赫兹证实了电磁波的速度就是光速。(3)观察到电磁波有聚焦、直进、反射、折射和偏振现象为了进一步考察电磁波的性质,赫兹又设计了一系列实验,其中有聚焦、直进性、反射、折射和偏振。他用2米长的锌板弯成抛物柱面形,,柱面的焦距大约为12.5厘米。他把发射振子和接收振子分别安在两块柱面的焦线上,调整感应圈使发射振子产生电火花。当两柱面正好面对时,接收振子也会发出火花;位置离开就不产生效果,由此证明电磁波和光波一样也有聚焦和直进性的性质。赫兹还用1.5米高重500千克的大块沥青做成三棱镜,让电磁波通过,和光一样电磁波也发生折射。他测得最小偏向角为22°,三棱镜的顶角是30°,由此算出沥青对电磁波的折射率是1.69。他还用"金属栅"显示了电磁波的偏振性。在1888年12月13日向柏林科学院作了题为《论电辐射》的报告,他以充分的实验证据全面证实了电磁波和光波的同一性。他写道:"我认为这些实验有力地铲除了对光、辐射热和电磁波动之间的同一性的任何怀疑"。二、发现电子与原子的碰撞规律赫兹科学研究中最出色的工作是他与弗兰克合作的著名实验,通过这一实验证明了当原子受到电子的冲击激发而发射谱线时,所需要的能量是分立的。这一先驱性的工作,给玻尔的原子量子化模型以决定性的支持。因这一重要发现,赫兹与弗兰克共获1925年度的诺贝尔物理学奖。

什么是弹性接触问题

两个物体相互压紧的时候 ,在接触区域附近产生的应力和变形 ,称为接触应力和接触变形。接触应力和接触变形具有明显的局部性 ,随着离开接触区域距离的增加而迅速减小。材料在接触处的变形受到各个方向的限制 ,接触区附近处于三向应力状态。在齿轮、滚动轴承、凸轮和机车车轮等高副机构机械零件的强度计算中 ,接触应力具有重要意义[1] 。两个弹性体间的点接触问题是一个经典的弹性接触问题 ,在各种弹性力学文献中都不同程度地提到了这一问题[2 ,3] 。本文旨在对弹性点接触问题的数值求解应用进行探讨 ,并给出相关参数的实用性表格。1 弹性点接触问题的基本理论如图 1所示 ,设任意两个弹性曲面体Ⅰ、Ⅱ在外载荷Q图 1 两个接触体的点接触示意图作用下发生接触 ,在Q未作用之前两物体仅在O点相互接触 ,O点附近的主曲率半径分别是RⅠ1,RⅠ 2 、RⅡ 1、RⅡ 2 ;同时记两接触体上相应主平面之间的夹角为Ψ ;在外载荷作用下接触区域扩展为椭圆 ,其长半轴为a、短半轴为b、最大接触应力为pmax、弹性趋近量为δ。H .Hertz于 1 881年通过假设接触应力为半椭球体分布 ,用半...

基于岩石物理模型分析

(1)流体效应分析
应用修正Hertz-Mindlin接触理论模型,分析地层水、稠油、轻油、气体的效应。
计算模型如下:
储层矿物为疏松的泥质石英砂层,泥质含量12%,孔隙度31%,有效压力16MPa,温度64℃。该体 系看作砂、泥质二元弹性体系,取砂的体积模量为39GPa和剪切模量33GPa;泥质体积模量20GPa和剪 切模量10GPa。有效的矿物体积模量35.864GPa,剪切模量28.051GPa,密度2.6416g/cm3。
流体数据:
原始地层水矿化度6000×10-6,密度1.0266g/cm3,体积模量2.553GPa;
稠油:气油比10,密度为0.909g/cm3,体积模量1.818GPa;
轻油:密度为0.7615g/cm3,体积模量1.126GPa;
气体:密度为0.1g/cm3,体积模量0.03GPa;
岩石骨架:体积模量2.58GPa,剪切模量3.03GPa;
表2.5 不同流体饱和时岩石波速变化
表2.5的数据显示,稠油接近于水的性质,而轻油接近于气体的性质。模型预测的数据与实验测定的 结果大致相当。
(2)水驱油过程分析
基于修正Hertz-Mindlin接触理论模型,对水驱稠油过程中疏松砂岩波速变化进行数值模拟计算。图 2.3除在高含油饱和度处计算结果略比实验数据低,总的变化特征基本吻合。说明在此采用的岩石物理模 型和算法基本能满足实际过程分析的要求。
(3)泡点附近流体属性变化对岩石地震波速的影响模拟分析
当流体压力变低到泡点压力以下后,由于有气体从油中逸出,岩石的波速将变小。稠油溶解有一定 量的气体,典型的气油比GOR为10。泡点压力在14~10MPa附近。从该油藏温压条件看,地层流体压 力16MPa,(开采等引起的)压力的波动在2~4MPa,温度64℃,波动2℃左右;显然油藏中部分稠油 可能处在泡点附近。对于小的压力波动(变小),可能会导致稠油进入泡点压力下的状态,部分气体从 稠油中逸出,孔隙中形成气—液两相流体状态,其结果将会引起储层地震波速改变。
应用岩石物理模型模拟计算这种变化特征。把该体系看做砂、泥质二元弹性体系,泥质含量18%,孔隙度32%,有效压力16MPa,温度25℃。取砂的体积模量为39GPa和剪切模量33GPa,密度为2.65g/ cm3;泥质体积模量20GPa和剪切模量10GPa;得到矿物的体积模量34.442GPa和剪切模量26.099GPa,密度为2.65g/cm3;油的密度为0.88g/cm3,体积模量1.91GPa;气的密度为0.138g/cm3,体积模量0.03GPa; 有效压力16MPa下,疏松砂岩的骨架体积模量为2.2GPa,剪切模量为2.65GPa。
图2.3 水驱稠油过程中疏松砂岩波速变化图
图2.4 岩石物理模型预测泡点附近疏松岩石地震波速变化特征
把上述参数作为输入,得到如图2.4模拟结果。从图2.4中可以看出岩石物理模型预测结果与测量值 大致一致。

请高手翻译下这段摘要

This paper, through the introduction of the Hertz contact theory and the calculation method of wheel/rail contact stress, a locomotive wheels with standard rail phase 3 d model of contact, and established the corresponding finite element calculation model. Using the finite element method to contact the wheel/rail system for the finite element calculation, obtained the wheel/rail contact system contact stress of a series of data. Through the comparison of the calculated results from the analysis on the wheel/rail contact system with the biggest stress diameter, axle load and traction several important conclusions torque changes, such as the wheel/rail contact spot for the oval, along with the increase of axle load contact spot area and the wheel/rail system increases the maximum contact stress, etc.
This paper introduces the Hertz contact theory and the wheel rail contact stress calculation method, established a locomotive wheel and the standard track contact model, and the corresponding finite element model. Using the finite element method of wheel rail contact system by finite element method, obtained the wheel rail contact system contact stress of a series of data. Based on the calculated results of the analysis, obtains the related wheel rail contact system maximum stress with the diameter, axle load and torque changes several important conclusions, such as the wheel-rail contact spot is elliptical, with the axle load to increase the contact patch area and the maximum contact stress of wheel rail system increase.
This paper, through the introduction of the Hertz contact theory and the calculation method of wheel/rail contact stress, a locomotive wheels with standard rail phase 3 d model of contact, and established the corresponding finite element calculation model. Using the finite element method to contact the wheel/rail system for the finite element calculation, obtained the wheel/rail contact system contact stress of a series of data. Through the comparison of the calculated results from the analysis on the wheel/rail contact system with the biggest stress diameter, axle load and traction several important conclusions torque changes, such as the wheel/rail contact spot for the oval, along with the increase of axle load contact spot area and the wheel/rail system increases the maximum contact stress, etc.有道翻译

Adams含间隙曲柄滑块机构的仿真失真求助

对于含间隙的运动副的建模,应该有不少论文可以参考;
你在这里用的是接触模型,或许也可以,你可以随时resititution model,效果应该会更好一些;
如果你坚持要用impact model,你需要自己计算stiffness,用Hertz接触理论,至于赫兹接触理论,如果你不清楚需要自己找本书看看。

什么是拟动力学

拟动力学分析方法是在Hertz接触理论和套圈控制理论建立基础上建立起来的的,考虑了滚珠离心力和陀螺力矩的作用,把它们计入到轴承各个元件的力与力矩平衡方程中。在稳定条件下,一般认为轴承的滚动体和保持架处于稳定状态,可用拟动力学法进行分析