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研究生: 陳坤元
Chen, Kuen-Yuan
論文名稱: 二維滾動接觸問題之數值分析
Numerical Analysis of Two-dimensional Rolling Contact Problems
指導教授: 林育芸
Lin, Yu-Yun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 78
中文關鍵詞: 滾動接觸有限元素法蠕變比
外文關鍵詞: rolling contact, finite element method, creep ratio
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  • 本研究主要以有限元素法探討彈性體之滾壓接觸行為;其中包括兩種情形: 一是彈性圓柱在剛性平面上的滾壓接觸,另一為剛性圓柱在有限厚度彈性層上的滾壓接觸。本研究假設滾動速度為常數,因此滾壓接觸產生之現象在任何瞬時皆相同,利用靜態分析探討接觸面的應力場分佈,進而得知接觸面間可能產生相對滑動的範圍。並討論物體間的接觸摩擦條件對結果的影響,包含兩物體間滾壓接觸的蠕變比(creep ratio)以及施加於圓柱體上的轉動彎矩。預期結果有助於工業上的應用。

    We studied in detail the rolling contact between elastic bodies using finite element method. There are two cases discussed in this thesis, one is the rolling contact of an elastic cylinder on a rigid surface, and the other is that of a rigid cylinder on an elastic finite layer. This research assumed that the rolling speed is constant so that the behavior of rolling contact is identical at any instant time. Therefore, the stress field within the contact region can be analyzed using static analysis. Furthermore, the range of slip zone on the contact between two bodies can be obtained. We also discussed the effects of friction condition in the contact region on the results, including the creep ratio caused by the rolling contact between two bodies and the rotating moment applied on the cylinder. We expect that the results will be helpful to industrial applications.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 本文內容與簡介 2 第二章 文獻回顧與相關理論 3 2.1 文獻回顧 3 2.2 Hertz理論簡介 4 2.3 滾壓理論簡介 7 第三章 彈性圓柱體與剛性平面的滾壓接觸數值分析 16 3.1 彈性圓柱與剛性平面滾壓接觸之數值模型的建立 16 3.2 滾壓接觸之數值模擬結果 18 3.2-1 接觸面網格密度與分析步驟增量對數值精度的影響 18 3.2-2 厚度H=35mm時剪應力與滑動區分佈數值結果 19 3.2-3 厚度H=45mm時剪應力與滑動區分佈數值結果 21 3.2-4 滾壓接觸之彎矩數值結果 22 3.2-5 滾壓接觸之蠕變比數值結果 24 3.3 具水平外力之滾壓接觸數值結果 25 第四章 剛性圓柱體與彈性平面的滾壓接觸數值分析 58 4.1 剛體圓柱與彈性層之滾壓接觸的數值模型的建立 58 4.2 滾壓接觸之數值模擬結果 59 4.2-1 滾壓接觸之剪力與滑動區分佈數值模擬結果 60 4.2-2 滾壓之接觸彎矩數值結果 62 4.2-3 滾壓接觸之蠕變比數值模擬結果 63 第五章 結論 75 參考文獻 77 自述 78

    [1] H.Hertz, “On the contact of elastic solids”, J. reine und angewandte Mathematik, Vol.92, pp.156-171 (1882).
    [2] R. H. Bentall, K. L. Johnson, “Slip in the rolling contact of two dissimilar elastic rollers”, International Journal of Mechanical Sciences, Vol.9, pp.389-404 (1967).
    [3] R. H. Bentall, K. L. Johnson, “An elastic strip in plane rolling contact”, International Journal of Mechanical Sciences, Vol.10, pp.637-663 (1968).
    [4] D. Nowell, D. A. Hills, “Tractive rolling of tyred cylinders”, International Journal of Mechanical Sciences, Vol.30, pp.945-957 (1988).
    [5] K. L. Johnson, Contact Mechanics, Cambridge University Press (1985).
    [6] ABAQUS 6.6 User’s Manual

    下載圖示 校內:2011-12-09公開
    校外:2011-12-09公開
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