Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/1555
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dc.contributor.advisor游憲一zh_TW
dc.contributor.advisorYou , Hsien-Ien_US
dc.contributor.author何志成zh_TW
dc.date2000zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-05T11:41:06Z-
dc.date.available2014-06-05T11:41:06Z-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/1555-
dc.description.abstract摘 要 本文利用雙變數碎形函數來產生不同粗糙度的光滑面,配合赫茲接觸理論及JKR模型,進行有關於粗糙面與剛性平板受正向負荷之數值分析,以探討實際接觸面積、接觸負荷之關係,及接觸表面吸附力對接觸負荷的影響。 在進行數值分析的過程中,考慮了接觸尖點產生塑性變形時的體積守恆原則。選擇粗糙度很小的光滑面,以計算出在不同粗糙度下,接觸壓陷率、實際接觸面積比、實際接觸壓力等無因次參數之相互關係以及表面吸引力與接觸負荷比隨著不同的表面能、表面粗糙度等之變化關係。 數值分析的結果顯示:(1)在某一接觸壓陷率下,粗糙度愈大,表面接觸尖點中產生塑性變形的比率愈高。(2)實際接觸面積與接觸負荷間,存在一指數關係,即 ,且n值接近於一。(3)在某一接觸壓陷率下,表面粗糙度愈小,表面吸引力愈大;材料表面能愈大,表面吸引力愈大。(4)在某一外加負荷作用下,粗糙表面愈光滑,則接觸負荷愈大、實際接觸面積亦愈大;即粗糙表面愈光滑則表面吸引力效應愈明顯不可忽略。 關鍵字:碎形粗糙面、彈-塑性接觸、表面吸附力zh_TW
dc.description.abstractAbstract In the present paper , a rough surface against a flat plane are investigated. The smoothly rough surface is generated by the two-variable W-M function derived from fractal theory. The relationship of actual contact area versus the contact loading and the effect of molecular adhesion on the contact loading are analyzed numerically using Hertzian theory and JKR model. The numerical analysis is performed by considering the volume conservation of plastically deformed asperities for the contact of a rough surface and a plane. The numerical analysis are performed to calculate the functional relationship of the real contact area and real contact pressure versus the approaching ratio and surface adhesion. The results obtained from the numerical analysis are shown as follows: (1)For a given approaching ratio, the contact number of the plastically deformed asperities become larger when the rougher surface is encounted. (2)A power law relationship Ac~Lcn is proposed in this paper, and its exponent n approaches to unity. (3)For a given approaching ratio, the effect of surface adhesion is significant for a smooth surface having low surface roughness. (4)Under a given load applied on the plane, the contact load and the contact area are greater when the rough surface is smoother. In other words, the effect of surface adhesion should not be neglected for smooth and clean surfaces. Keyword: fractal rough surface, elastic-plastic contact, surface adhesionen_US
dc.description.tableofcontents目 錄 中文摘要 I 英文摘要 II 目錄 III 圖目錄 VI 符號說明 X 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究動機及目的 5 第二章 碎形幾何理論與精密表面接觸力學 7 2.1 碎形幾何理論 7 2.1.1 起源與簡述 7 2.1.2 碎形幾何的特性 8 2.1.3利用碎形幾何模擬粗糙面的動機 10 2.1.4 W-M Function與其性質 10 2.1.5 碎形粗糙表面之特性 12 2.2 赫茲接觸模型 13 2.2.1 接觸表面幾何基本理論 14 2.2.2 赫茲接觸之點接觸理論 15 2.2.3 塑性變形尖點之體積守恆律 17 2.2.4 接觸尖點變形理論 19 2.3 表面吸附力模型 22 2.3.1 表面吸附力的產生機構 22 2.3.2 表面能量與表面吸附力 23 2.3.3 JKR模型 23 第三章 數值方法 27 3.1 W-M function碎形參數之決定 27 3.2 粗糙表面中心線平均粗糙度之計算 30 3.3 模擬表面的高度或然率分佈 31 3.4 粗糙表面尖點之數值模擬 32 第四章 結果與討論 34 4.1 利用W-M碎形函數所產生的粗糙表面 結構 34 4.1.1 碎形維度D與粗糙面結構模擬之 4.1.1 碎形維度Ds與粗糙面結構的關 係 34 4.1.2 模擬粗糙表面之高度分布 35 4.2 模擬粗糙表面之接觸分析結果 36 4.2.1 模擬粗糙表面與剛性平板之接 觸狀態 36 4.2.2 表面吸附力效應之數值分析 41 第五章 結論與未來研究方向 46 5.1 結論 46 5.2 未來研究方向與建議 48 參考文獻 50 附錄圖表 55 圖表目錄 表一 碎形粗糙表面與碎形粗糙剖面的尖點數 之比較 55 表二 各種不同粗糙度表面尖點之平均曲率半 徑 55 圖一 碎形幾何的自我相似性: (a)碎形幾何的一維自我相似性 56 (b)碎形幾何的二維自我相似性 56 圖二 粗糙表面所展現的自我相同性 57 圖三粗糙表面的二維頻譜分析圖 58 圖四 長圓柱體與平滑表面之接觸狀態: (a)剛接觸時 59 (b)受力變形時 59 圖六 當表面力存在(接觸半徑為a1)與不存 在(接觸半徑為a0)兩種情況下,兩彈 性固體的接觸 (a)半徑分別為R1與R2的二彈性球體在 外加負荷P0時之接觸 60 (b)接觸表面應力分布圖 60 圖六 粗糙表面尖點與剛性平板接觸之受力圖.61 圖七 粗糙表面剖面圖 62 圖八 模擬的表面尖點 (a)模擬的橢圓球體表面尖點……………..63 (b)模擬的等效球形表面尖點 63 圖九 碎形維度Ds值對模擬粗糙表面的影響 (A=4.23×10-11);左為各Ds的粗糙表 面圖,右為各粗糙表面的高度分布圖 (a) Ds=2.4 (b) Ds=2.5 (c) Ds=2.6 64 圖十 利用碎形函數所產生不同粗度的模擬 粗糙表面及其高度分布圖(a)Ra=0.1μm (b)Ra=0.03μm(c)Ra=0.01μm(d)Ra=0.006μm 65 圖十一 剛性平板與粗糙表面之受接觸負荷圖 69 圖十二 四種模擬粗糙表面受負荷後,實際接 觸尖點數與無因次化之接觸壓陷率 的關係圖 70 圖十三 四種模擬粗糙表面受負荷後,其塑性接 觸尖點數與無因次化之接觸壓陷率 的關係圖 71 圖十四 塑性變形所行程的接觸面積與實際接 觸面積的比值與無因次化之接觸壓陷率 的關係圖 72 圖十五 四種模擬粗糙表面受負荷後,因次化之 實際接觸面積 對無因次化之接觸壓陷率 的關係圖 73 圖十六 四種模擬粗糙表面受負荷後,因次化之 視接觸壓力 對無因次化之接觸壓陷率 的關係圖 74 圖十七 四種模擬粗糙表面受負荷後,因次化之 實際接觸面積 對無因次化之視接觸壓力 的關係圖 75 圖十八 四種模擬粗糙表面受負荷後,因次化之 實際接觸壓力 對無因次化之視接觸壓力 的關係圖 76 圖十九 就實際接觸面積與接觸負荷之關係圖, 比較考慮或不考慮表面吸附力效應的 變化關係圖 77 圖二十 在一固定接觸壓陷率下,外加負荷、 表面吸附力對表面粗糙度的變化關係 圖 78 圖二十一 對於可忽略表面吸附力效應的臨界 粗糙度與表面能的關係圖 79 圖二十二 就無因次化視接觸壓力與視外加負 荷壓力間之關係,比較考慮或不考 慮表面吸附力效應的關係變化圖 80zh_TW
dc.language.isoen_USzh_TW
dc.publisher機械工程學系zh_TW
dc.subjectFractal rough surfaceen_US
dc.subject碎形粗糙面zh_TW
dc.subjectcontacten_US
dc.subjectelastic-plastic deformationen_US
dc.subjectsurface adhesionen_US
dc.subject彈-塑性接觸zh_TW
dc.subject表面吸附力zh_TW
dc.title分子吸附力對破碎粗糙面與平面之彈 - 塑性接觸效應zh_TW
dc.titleEffect of Molecular Adhesion on the Elastic-Plastic Contact Between the Fractal Rough Surface and a Planeen_US
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
item.languageiso639-1en_US-
item.openairetypeThesis and Dissertation-
item.cerifentitytypePublications-
item.grantfulltextnone-
item.fulltextno fulltext-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
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