全滑移下球形粗糙表面的弹塑性接触模型_接触力学

全滑移下球形粗糙表面的弹塑性接触模型_

接触力学

论文导读:：接触首先会发生在离散化的粗糙峰上。而对于弹塑性接触。全滑移下球形粗糙表面的弹塑性接触模型。论文关键词：粗糙峰，弹塑性接触，球形粗糙表面接触，接触力学

0 引言

接触问题作为研究摩擦磨损的基础，一直以来是摩擦学研究的重要课题之一。研究物体的接触状态包括接触面积及载荷等对研究粗糙表面的摩擦及磨损有重要的理论意义及工程实际指导。当两粗糙表面互相接触时，接触首先会发生在离散化的粗糙峰上，随着载荷的加大，粗糙峰的接触数量不断增多，当大部分粗糙峰被压平后，接触会逐步转到基体上[1]。目前，国内外众多学者对粗糙表面的接触进行了一系列研究，其研究的内容和方法包括：1）对单粗糙峰与刚性面的弹塑性接触及其形貌的影响; 2）粗糙峰的分布原则，如指数分布，Greenwood 等[2]提出的高斯分布等；3）结合单一粗糙峰的研究结果及分布对工程实际粗糙表面进行分析，而对实际粗糙面的研究包括对两基体均为刚性粗糙面，一基体刚性粗糙面与另一基体弹性粗糙面以及两基体都为弹性粗糙面的研究。

全滑移是一种理想化的接触条件，是指无摩擦的、光滑表面接触接触力学，英文称为slip，全滑移接触下相互接触的两个接触点在切向上不相互影响，而不是指接触的两个物体存在切向相对运动。全粘着是对应于全滑移的另一种理想化接触条件，英文称为stick，在全粘着接

触条件下，相互接触的两个接触点之间在切向是没有相对位移的。在单一粗糙峰与刚性面的接触方面，经典的Hertz接触理论[1]首先给出了全滑移下弹性接触时加载力与位移及接触半径的关系，Abbott和Firestone[3]建立了单一粗糙峰接触的全塑性接触模型，而对于弹塑性接触，目前尚未有完整的数值解，但很多研究学者利用有限元等方法得出了不同的经验公式，如Kogut和Etsion[4]基于有限元法建立了全滑移条件下无量纲接触力，接触面积和法向位移的关系，Jackson和Green[5]也建立了类似的经验公式并进行了试验验证论文格式模板。在实际粗糙表面的接触方面，Greenwood和William（简称GW模型）[2]首先提出了一个针对名义粗糙平表面的弹塑性接触模型。该模型采用了如下假设: ①粗糙接触表面是各项同性的，接触表面宏观基体不会发生变形；②所有粗糙峰具有球形顶部；③所有球形粗糙峰具有相同的曲率半径，但其高度是任意分布的；④所有接触粗糙峰不存在相互作用。Chang等[6]（简称CEB 模型）在GW模型的基础上提出了一个改进的粗糙表面接触模型，该模型基于粗糙峰的塑性变形体积守恒原理，假设粗糙峰会产生弹性和塑性变形，而当粗糙峰接触变形超过某一初始塑性变形临界点时，将会产生完全的塑性变形，该模型虽然考虑了粗糙峰的弹性和塑性变形，但并没有考虑粗糙峰的弹塑性变形这一过渡阶段，具有一定的局限性。

球形粗糙表面是指在半径一定的球体表面上分布有不同半径的粗糙峰，粗糙峰的高度分布满足一定的分布准则。Greenwood和Tripp[7]提出了第一个球形粗糙表面与刚体平面的接触模型，该模型假设不仅

粗糙峰会产生变形，球体本身也会产生变形。通过与经典的Hertz理论进行比较得出，当载荷很大时可以忽略粗糙表面粗糙峰的影响，但载荷较小时不能忽略表面粗糙峰的影响。但该模型假设球形基体只会发生弹性变形。工程实际中接触力学，对于球形粗糙表面的接触，不仅在微观上，单一粗糙峰会发生弹性、弹塑性及全塑性变形，在宏观上，接触球本身也会弹性、弹塑性及全塑性变形甚至是上述几种变形的组合，这样使得球形粗糙表面的接触变得更为复杂化。在利用Hertz 弹性接触及Brizmer等[8-9]给出的弹塑性接触经验公式的基础上，Cohen等[10]（CKE模型）建立了一个粗糙峰及球体本身皆可发生弹性及弹塑性变形的接触模型，并给出了无量纲接触力、接触面积与无量纲表面距离、塑性指数的函数关系。但该模型并未考虑粗糙峰的纯塑性变形阶段，并且假定弹性球与刚性面处于完全粘着的接触条件下。Li等[11]基于CKE模型提出一个全粘着条件下的球形粗糙表面弹塑性接触模型，该模型假设球形表面粗糙峰会发生全塑性变形，并采用Jackson和Green等[5]提出的单一粗糙峰全塑性接触理论。但该模型只是完全粘着条件下的接触，并不能应用于本文所要研究的全滑移接触条件下的球形粗糙表面的弹塑性接触，此外，Li等的模型在计算单一粗糙峰的全塑性接触力和面积时，限定材料的性质范围为100≤E/Y≤1000，无量纲化法向作用位移范围为100≤ω/ωc≤400，并不能包含所有材料和作用力的粗糙峰接触，与Abbott和Firestone等[3]的全塑性接触理论相比，存在一定的局限性。

国内学者在粗糙表面接触问题上也有较多的研究成果，如赵永武等

[12]采用函数插值法模拟单一粗糙峰弹塑性接触时的接触力、接触面积与接触位移的关系，并得到粗糙表面的弹塑性接触模型；杨楠等[13]采用有限元法模拟了多粗糙峰的弹塑性接触；佟瑞庭等[14]采用有限元法分析了二维粗糙峰涂层表面的弹塑性接触等。但这些接触研究都假定粗糙表面的基体为平表面，与本文研究的球形粗糙表面的球形基体并不相同论文格式模板。

本文基于Hertz弹性接触理论、Kogut等弹塑性接触经验公式及Abbott 和Firestone的纯塑性接触理论，结合Greenwood等提出的粗糙表面粗糙峰的高斯分布原则，建立一个全滑移条件下的球形粗糙表面弹塑性接触数学模型，该模型中球形粗糙峰及球基体本身都会发生弹性、弹塑性及全塑性变形，并得出接触力、接触面积与塑性指数、无量纲表面距离的函数关系，通过与CEB模型，CKE模型的比较，证实了该模型的科学性和准确性。

1 球形粗糙面与理想刚性平面的接触分析概述

Greenwood 和Tripp[7]提出两个粗糙表面的接触可以用一个等效粗糙表面与一个刚性光滑表面接触来代替, 而无论粗糙峰在弹性球上或者在刚性面对计算结果没有影响接触力学，因此本文将采用该原则，将粗糙峰等效在刚性面上而弹性球则视为理想光滑弹性体，如图1所示。

图1光滑弹性球与粗糙刚性表面接触分析示意图

Fig.1 Sketch map of contact between a smooth

elastic sphere and a rough flat

光滑球体在粗糙刚性平面载荷P作用下，球和粗糙峰都会发生变形，其中球的顶部将为被压成一个名义平面，粗糙峰将产生如图所示的变形。图中虚线为粗糙峰原始形状, 实线为变形后的形状, 和分别代表此粗糙峰的高度和两表面的平均距离。其名义接触半径an，此时球与粗糙刚性平面标准表面高度线之间的距离h0，而对于名义接触半径之外的部分，球面与糙刚性平面标准表面高度线之间的距离为h且为接触半径r的函数。R为球体的半径，d为球与粗糙刚性平面标准粗糙峰高度线之间的距离。为了使该模型的计算结果具有广泛适用性而不仅限于一些特定情况, 有必要把待比较的模型进行无量纲化。对于本模型，所有垂直方向的参数都会被粗糙表面高度的均方差值σ归一化，而对于径向的参数都会被归一化，并用*表示。

本文将采用Greenwood等[2]提出的假设，所有粗糙峰高度满足高斯分布，其概率密度函数为：

(1)

将其按照表面高度的均方差值σ进行归一化，得到：

(2)

式中σs——粗糙峰高度的均方差值

σ ——粗糙表面高度的均方差值

σs和σ之间满足相互关系[2]：

(3)

式中β——表面粗糙度参数

η——粗糙峰的面密度

z——粗糙峰的高度

粗糙峰平均高度和球体模型间的距离d和h之间存在关系[10]：(4)

实际接触的粗糙峰的个数N：

(5)

式中An——名义接触面积

每个粗糙峰的法向位移量：

(6)

2 单一粗糙峰与刚性平面的接触分析

为研究实际球形面与刚性粗糙面的接触情况，下面首先研究单个粗糙峰与刚性平面的接触变形规律，然后通过高斯分布建立实际粗糙面的接触规律。因单一粗糙峰会存在弹性、弹塑性及全塑性三种接触变形状态，因此本文将从上述三种状态分别展开对单一粗糙峰的接触研究。

2.1 单一粗糙峰与刚性平面的弹性接触

岩土类材料弹塑性力学模型及本构方程

岩土类材料弹塑性力学模型及本构方程 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-

岩土类材料的弹塑性力学模型及本构方程 摘要：本文主要结合岩土类材料的特性，开展研究其在受力变形过程中的弹性及塑性变形的特点，描述简化的力学模型特征及对应的适用条件，同时在分析研究其弹塑性力学模型的基础上，探究了关于岩土类介质材料的各种本构模型，如M-C、D-P、Cam、D-C、L-D及节理材料模型等，分析对应使用条件，特点及公式，从而推广到不同的材料本构模型的研究，为弹塑性理论更好的延伸发展做一定的参考性。 关键词：岩土类材料，弹塑性力学模型，本构方程 不同的固体材料，力学性质各不相同。即便是同一种固体材料，在不同的物理环境和受力状态中，所测得的反映其力学性质的应力应变曲线也各不相同。尽管材料力学性质复杂多变，但仍是有规律可循的，也就是说可将各种反映材料力学性质的应力应变曲线，进行分析归类并加以总结，从而提出相应的变形体力学模型。 第一章岩土类材料 地质工程或采掘工程中的岩土、煤炭、土壤，结构工程中的混凝土、石料，以及工业陶瓷等，将这些材料统称为岩土材料。 岩土塑性力学与传统塑性力学的区别在于岩土类材料和金属材料具有不同的力学特性。岩土类材料是颗粒组成的多相体，而金属材料是人工形成的晶体材料。正是由于不同的材料特性决定了岩土类材料和金属材料的不同性质。归纳起来，岩土材料有3点基本特性：1.摩擦特性。2.多相特性。3.双强度特性。另外岩土还有其特殊的力学性质：1.岩土的压硬性，2.岩土材料的等压屈服特性与剪胀性，3.岩土材料的硬化与软化特性。4.土体的塑性变形依赖于应力路径。 对于岩土类等固体材料往往在受力变形的过程中，产生的弹性及塑性变形具备相应的特点，物体本身的结构以及所加外力的荷载、环境和温度等因素作用，常使得固体物体在变形过程中具备如下的特点。 固体材料弹性变形具有以下特点：(1)弹性变形是可逆的。物体在变形过程中，外力所做的功以能量（应变能)的形式贮存在物体内，当卸载时，弹性应变能将全部释放出来，物体的变形得以完全恢复；(2)无论材料是处于单向应力状态，还是复杂应力状态，在线弹性变形阶段，应力和应变成线性比例关系；(3)对材料加载或卸载，其应力应变曲线路径相同。因此，应力与应变是一一对应的关系。 固体材料的塑性变形具有以下特点：(l)塑性变形不可恢复，所以外力功不可逆。塑性变形的产生过程，必定要消耗能量(称耗散能或形变功)；(2)在塑性变形阶段，应力和应变关系是非线性的。因此，不能应用叠加原理。又因为加载与卸载的规律不同，应力与应变也不再存在一一对应的关系，也即应力与相应的应变不能唯一地确定，而应当考虑到加载的路径(即加载历史)；(3)当受力固体产生塑性变形时，将同时存在有产生弹性变形的弹性区域和产生塑性变形的塑性区域。并且随着载荷的变化，两区域的分界面也会产生变化。 第二章弹塑性力学中常用的简化力学模型 对于不同的材料，不同的应用领域，可以采用不同的变形体模型。在确定力学模型时，要特别注意使所选取的力学模型必须符合材料的实际情况，这是非常重要的，因为只有这样才能使计算结果反映结构或构件中的真实应力及应

弹塑性接触分析

题1：表面光滑的刚性圆柱体与弹性平面的接触问题。有以下假设：接触体材料均匀连续，各向同性，在接触区内只产生服从虎克定律的弹性变形，接触区相比接触体表面很小且在其附近的表面是光滑的，压力垂直于物体接触面，接触面上的摩擦力忽略不计。各参数为：计算区域宽度为L=0.128mm，圆柱体半径R=0.5mm，弹性模量E=210GPa，泊松比，平面应变问题，P=50N/m,μ=0.3 1) 用有限元法求弹性平面应力分布； 2) 用有限元法求的弹性平面表面接触压力分布曲线，并与Hertz理论解作对比。 解： 1、使用有限元方法求解 （1）建立有限元模型 图1 有限元模型 如图1有限元模型，刚性圆弧半径为0.5mm，AB边长为0.128mm。可变形体采用PLANE42 μ=。单元，如图2设置为处理平面应变问题。材料参数为：弹性模量E=210000M Pa，泊松比0.3 图2 PLANE42的单元设置 （2）接触对设置 按照图3所示的各图完成接触对的设置；在接触对的设置过程中，将圆弧线定义为刚体，同时在坐标原点y方向上0.1mm处定义刚体的控制节点，利用此节点施加刚体的边界条件；选择图1所示的AB边作为可变形体的接触区域；最后使用翻转法线方向的命令，保证两接触对的法线方向相对。最后进行模型检测，看间隙是否过大，在接触单元Options中选择cnof/icont中选闭合Gap。接触算法采用软件默认的设置，不定义摩擦系数。

图3 设置接触对 （3）施加边界条件 如图4所示施加边界条件。约束可变形平面底边的所有自由度，约束刚体控制点x方向 的位移，并在刚体控制点上施加负y方向50N的压力。

常用弹塑性料模型

常用弹塑性材料模型下表列出了ANSYS/LS-DYNA材料模型以及相应的LS-DYNA命令 B.2.1. Isotropic Elastic Example: High Carbon Steel MP,ex,1,210e9 ! Pa MP,nuxy,1,.29 ! No units MP,dens,1,7850 ! kg/m3

B.2.7. Bilinear Isotropic Plasticity Example: Nickel Alloy MP,ex,1,180e9 ! Pa MP,nuxy,1,.31 ! No units MP,dens,1,8490 ! kg/m3 TB,BISO,1 TBDA TA,1,900e6 ! Yield stress (Pa) TBDA TA,2,445e6 ! Tangent modulus (Pa) B.2.10. Bilinear Kinematic Plasticity Example: Titanium Alloy MP,ex,1,100e9 ! Pa MP,nuxy,1,.36 ! No units MP,dens,1,4650 ! kg/m3 TB,BKIN,1 TBDA TA,1,70e6 ! Yield stress (Pa) TBDA TA,2,112e6 ! Tangent modulus (Pa)

B.2.11. Plastic Kinematic Example: 1018 Steel MP,ex,1,200e9 ! Pa MP,nuxy,1,.27 ! No units MP,dens,1,7865 ! kg/m3 TB,PLAW,,,,1 TBDA TA,1,310e6 ! Yield stress (Pa) TBDA TA,2,763e6 ! Tangent modulus (Pa) TBDA TA,4,40.0 ! C (s-1) TBDA TA,5,5.0 ! P TBDA TA,6,.75 ! Failure strain

第七章 粘弹塑性模型的基本概念

第七章 粘弹塑性模型的基本概念 7 . 1 引言 为了描述土体应力一应变关系受时间的影响，需要采用与时间有关的类模型（如粘弹胜模酬、粘塑性模型，粘弹塑隆模型）来描述土的性状。 弹性、塑性和粘性是连续介质的三种基本性质，各在定条件F 独自反映材料本构关系的一个方面的特性。理想弹性模型、理想塑胜模型（或称刚塑性模型）和理想粘性模型是反映这三种性质的理想模型，通常称为简单模型。实际工程材料的本构关系可以用这些简单模型的各种组合来构成。 理想弹性模型又称虎克弹性模型，通常用理想弹簧表示（图7-1( a )）。其本构方程为虎克定律。一维条件下，如单轴压缩和纯剪清况下，表达式分别为： （7.1.1） （7.1.2） 式中E —— 弹性模量、 G——剪切模量。 剪切模量与弹性模量和泊松比的关系如下式所示： （7.1.3） 式中 ——泊松比。 三维条件下本构方程可表示为下述形式： （7.1.4） 式中 K——体积弹性模量。

（a） （b） 图7-1 理想弹性模型 体积弹性模量与弹性模量和泊松比的关系如下式所示： （7.1.6） 理想粘性模型又称牛顿粘滞体模型。通常用一粘壶（或称阻尼器）表示（图7-2 ( a ) ）。粘壶内充满粘滞液体和一个可移动的活

塞。活塞在粘滞液体中的移动速度与所受阻力成正比关系，反映了粘性介质内一点的应力与该点处应变速率成正比例关系的性质。一维条件如单轴压缩或纯剪情况下，表达式分别为： （7.1.7） （7.1.8） 式中 、 ——粘滞系数。 由上两式可以看出，从数学表达的形式上与理想弹性体单轴压缩和纯剪时的本构方程相类似。 与理想弹性体的方程相对应，类似式7.1.3，存在下述关系： （7.1.9） 式中 ——粘性应变速率的横向比值。

软土本构模型综述

《软土地基》课程论文 学院建工学院 姓名王洋 学号

软土本构模型综述 1 引言 土体具有复杂的变形特征，如剪胀性、各向异性、受应力路径影响等。土体变形的这种复杂性是在复杂受力状态下表现出来的。复杂应力状态存在 6 个应力分量，也有 6 个应变分量。其间的关系是一种多因素物理量与多因素物理量之间的关系，不能由试验直接建立。须在简化条件的试验基础上，做某些假定及合乎规律的推理，从而提出某种计算方法，把应力应变关系推广到复杂应力状态。这种计算方法叫本构模型。 1.1 土的本构模型 发展到现在，土的本构模型数目众多，大致可以分为以下几大类: ( 1) 非线性模型; ( 2) 弹塑性模型; ( 3) 粘弹塑性模型; ( 4) 结构性模型。 对于软土而言，比较适用的一般为弹塑性模型。弹塑性模型是把总的变形分成弹性变形和塑性变形两部分，用虎克定律计算弹性变形部分，用塑性理论来解塑性变形部分。 1.2 变形假定 对于塑性变形，要作三方面的假定: ( 1) 破坏准则和屈服准则; ( 2) 硬化准则; ( 3) 流动法则。 不同的弹塑性模型，这三个假定的具体形式也不同。最常用的弹塑性模型为剑桥模型及其扩展模型。 2 剑桥模型与修正剑桥模型 1958 年，Roscoe 等发现了散粒体材料在孔隙比-平均有效应力-剪应力的三维空间里存在状态面的事实，1963 年，提出了著名的剑桥模型，1968 年，

形成了以状态面理论为基础的剑桥模型的完整理论体系。 Roscoe 等人将“帽子”屈服准则、正交流动准则和加工硬化规律系统地应用于Cam 模型之中，并提出了临界状态线、状态边界面、弹性墙等一系列物理概念，构成了第一个比较完整的土塑性模型。剑桥模型又被称为临界状态模型，是一个非常经典的弹塑性模型，它是第一个全面考虑重塑正常固结或弱超固结粘土的压硬性和剪胀性的模型，标志着土的本构理论发展新阶段的开始。 1968 年，Roscoe 等人在剑桥模型的基础上提出了修正剑桥模型，将原来的屈服面在p'，q 平面上修正为椭圆，并认为在状态边界面内土体变形是完全弹性的。在状态边界面内，增加的剪应力虽不产生塑性体积变形，但可产生塑性剪切变形。修正剑桥模型是一种“帽子”型模型，在许多情况下能更好地反映土的变形特性。修正剑桥模型至今仍在工程中广泛应用，是因为它具有很多优点: 形式简单，模型参数少，参数确定方法简单( 只需常规三轴试验即可) ，参数有明确的物理意义，能够很好的反映重塑正常固结或弱超固结粘土的压硬性和剪缩性，因此修正剑桥模型是土力学中比较成熟而且应用广泛的弹塑性本构模型。同时，修正剑桥模型也有一定的局限性: 屈服面只是塑性体积应变的等值面，只采用塑性体积应变作硬化参量，因而没有充分考虑剪切变形; 只能反映土体剪缩，不能反映土体剪胀; 没有考虑土的结构性这一根本内在因素的影响; 假定的弹性墙内加载仍会产生塑性变形等。修正剑桥模型对实际情况进行了一系列假定: ①屈服只与应力球量p 和应力偏量q 两个应力分量有关，与第三应力不变量无关; ②采用塑性体应变硬化规律，以为硬化参数; ③假定塑性变形符合相关联的流动法则，即g( σ) = f( σ) ; ④假定变形消耗的功，即塑性功为: 剑桥模型是当前在土力学领域内应用最广的模型之一，其主要特点有: 基本概念明确; 较好地适宜于正常固结粘土和弱超固结粘土; 仅有3个参数，都可以通过常规三轴试验求出，在岩土工程实际工作中便于推广; 考虑了岩土材料静水压力屈服特性、剪缩性和压硬性。王清等分析了修正剑桥模型的应力应变关系，以其为基础引进了接触单元和杆单元，运用修正合格模型，用有限元程序模拟了

服务质量差距模型论文

服务质量差距模型论文 基于服务质量差距模型的物业服务质量研究摘要：随着物业服务行业的迅猛发展，服务投诉不断增多，顾客满意度徘徊不前，制约了整个行业的健康发展。本文通过探讨将服务质量差距模型应用于物业服务行业，提出了改善物业服务质量的途径与措施，对物业服务企业具有一定的借鉴指导意义。 关键词：服务质量差距模型；物业服务质量 一、服务质量差距模型的基本内容 服务质量差距模型（见图1 ）是美国学者Parasuraman、Zeihaml 和Berry（PZB）于1988年提出，主要用于分析服务质量问题产生的原因，并帮助管理者改进服务质量，受到理论界高度重视，同时在许多服务领域广泛应用，效果显著。 该模型核心是顾客差距，即顾客期望与感知的服务之间的差距。顾客期望服务是顾客过去的经历、个人需求及口碑传播共同作用的结果，还受到服务企业营销传播活动的影响。顾客感知服务是服务企业一系列内部决策和活动的结果，即管理层依据自己对顾客期望的理解，作出服务质量承诺，并在组织内部按照一定标准或规则传送，到达顾客参与阶段，就形成了顾客感知的服务质量。该模型在揭示质量问题产生根源的基础上提出了分析和控制服务质量的步骤。服务企业利用服务质量差距模型，将繁杂的质量管理工作简化为跟踪、调整5

个差距，就可以达到改善服务质量的目的。 二、服务质量差距分析 1.管理者认识的差距（差距1） 差距1表明，管理者对顾客期望的服务质量理解不够准确。 1）来自市场调研和需求分析的信息不准确。 改进方法：进行市场研究，接近顾客，获取顾客真实需求。 2）组织内部缺少向上的沟通。 改进方法：精减管理层级，实施扁平化管理，使信息在组织内部迅速传递。 3）没有实施关系营销。 改进方法：充分利用顾客资料，建立融洽顾客关系。 2.质量标准差距（差距2） 差距2表明，服务企业制定的服务标准与管理层认知的顾客服务预期不一致。 1）服务设计缺陷，计划过程不充分，组织无明确目标。 2）没有顾客定义的标准，缺乏以顾客需求为目标的过程管理。 3）服务质量计划没有得到管理层充分支持。 差距1的大小决定计划的成功与否，差距2的大小受到差距1的影响。理想的做法是，质量设计和标准同时得到生产者和管理者的共识，并具有一定的柔性，使得在应急情况下可以采取灵活措施。 3.服务交易差距（差距3）

论服务质量差距模型在饭店业的应用

论服务质量差距模型在我国饭店业的应用饭店业作为一种服务行业，服务质量极其重要。我国饭店业在经历了起步、发展，到逐步进入现代化水平等三个阶段后获得了高速发展，同时，它也由计划经济时期的招待型管理走向了企业经营型管理,并开始逐步推行国际质量标准化制度和星级评定制度，推动着我国饭店业由经验管理进入现代化科学管理新阶段。目前，我国饭店业整体上在设施建设、经营管理水平，以及服务水平上都有了长足的进步和提高。但，不可否认的是，还有很多饭店仍然采取源于传统制造业的产品质量管理方法，没有以国际通行的现代服务营销的视角来对饭店服务进行管理，或者已有先行者开始意识到和引入国际饭店业通行的质量管理方法，但所占比例仍很低，尚未形成气候。因此造成了我国饭店业就整体而言的“硬件偏硬，软件偏软”的现状，导致服务态度不理想、服务效率低、服务规范化程度低。要想改变这种现状，需要做的工作很多，但在我国饭店业全面引入和运用服务质量差距模型进行全面质量管理，不失为一条重要的途径。 一、服务质量差距模型概述 （一）服务质量差距模型的提出及应用 服务质量差距模型（以下简称差距模型）是帕拉休拉曼（Parasuraman）和贝瑞（Berry）在1985年提出的。该差距模型核心是顾客差距，也就是顾客期望与顾客感知的服务之间的差距。差距模型的中心思想在于弥合期望服务与感知服务之间的差距，以使顾客满意并与他们建立长远的关系。该模型自提出以来，得到了广泛的认同，同时也得到了补充和完善。在西方，该模型不仅被理论界所广泛接受，同时也被交通运输业、银行业、电信业等服务行业所广泛使用。 维珍大西洋航空公司，由混乱的不起眼的航空公司10年间成为英国第二大长途航空公司，除了创始人Richard Branson 的天才领导外，差距模型的应用也为公司的发展铺平了道路。比匹兹堡电话公司、佐丹奴等都注意了差距模型的应用，从而为他们的成功奠定了基础。 差距模型的核心是顾客差距，而顾客差距是由供应商差距；差距2；差距3和差距4构成的。为弥合顾客差距（总差距），服务营销者就要弥合四个供应商差距。 （二）差距模型分析

常用弹塑性材料模型

常用弹塑性材料模型 7.2.1.1各向同性弹性模型各向同性弹性模型。使用MP命令输入所需参数： MP，DENS—密度 MP，EX—弹性模量 MP，NUXY—泊松比 此部分例题参看B.2.1，Isotropic Elastic Example:High Carbon Steel。 B.2.1. Isotropic Elastic Example: High Carbon Steel MP,ex,1,210e9 ! Pa MP,nuxy,1,.29 ! No units MP,dens,1,7850 ! kg/m3 7.2.3.1 双线性各向同性模型 使用两种斜率（弹性和塑性）来表示材料应力应变行为的经典双线性各向同性硬化模型（与应变率无关）。仅可在一个温度条件下定义应力应变特性。（也有温度相关的本构模型；参看Temperature Dependent Bilinear Isotropic Model）。用MP命令输入弹性模量（Exx），泊松比（NUXY）和密度（DENS），程序用EX和NUXY值计算体积模量（K）。用TB和TBDATA 命令的1和2项输入屈服强度和切线模量： TB，BISO TBDATA，1，（屈服应力） TBDATA，2，（切线模量） 例题参看B.2.7,Bilinear Isotropic Plasticity Example：Nickel Alloy。 B.2.7. Bilinear Isotropic Plasticity Example: Nickel Alloy MP,ex,1,180e9 ! Pa MP,nuxy,1,.31 ! No units MP,dens,1,8490 ! kg/m3 TB,BISO,1 TBDA TA,1,900e6 ! Yield stress (Pa) TBDA TA,2,445e6 ! Tangent modulus (Pa) 7.2.3.5双线性随动模型 （与应变率无关）经典的双线性随动硬化模型，用两个斜率（弹性和塑性）来表示材料的应

土的弹塑性模型

土的弹塑性模型 近年来，根据弹塑性理论建立的土的弹塑性模型发展很快，各国学者提出的弹塑性本构模型很多。下面几节分别介绍剑桥模型，修正剑桥模型，Lade-Duncan 模型，以及清华模型的基本概念。一．剑桥模型 英国剑桥大学Roscoc 和他的同事（1958~1963）在正常固结粘土和超固结粘土试样的排水和不排水三轴试验的基础上，发展了Rendulic （1937）提出的饱和粘土有效应力和孔隙比成唯一关系的概念，提出完全状态边界面的思想。他们假定土体是加工硬化材料，服从相关联流动规则，根据能量方程，建立剑桥模型。剑桥模型从理论上阐明了土体弹塑性的变形特性，标志着土的本构理论发展新阶段的开始。 1.临界状态线和Roscoe 面 各向等压固结过程中，孔隙比e 或比容()1e υυ=+与有效应力的关系可用下式表示：ln N p υλ' =-（1） 式中N ——当 1.0p '=时的比容。 因此 exp N p υλ-?? '= ? ?? （2）

（a）,p q ''平面 （b）,ln p υ'平面 图1临界状态线 正常固结粘土排水和不排水三轴试验表明：它们有条共同的破坏轨迹，与排水条件无关。破坏轨迹在,p q ''平面上是一条过原点的直线，在,ln p υ'平面上也是直线，目与正常固结线平行，分别如图（a）和（b〕所示。破坏轨迹线可用下式表示： cs cs q Mp '=（3）ln cs cs p υλ'=Γ-（4） 式中CS ——表示临界状态；

M——,p q''平面上临界状态线斜率； p'=时土体的比容； Γ—— 1.0 cs υ'平面上临界状态线斜率。 λ——,ln p 一旦土体的应力路径到达这条线，土体就会发生塑性流动。这时土体被认为处于临界状态，破坏轨迹被称为临界状态线。临界状态线在,, ''空间为一条空间曲线，如下图2所示。 p qυ 图2,, ''空间中的临界状态线 p qυ Rendulic（1936）分析了许多三轴试验的结果，首先提出饱和粘土有效应力和孔隙比成唯一关系的概念。Henkel（1960）把饱和粘土的固结排水三轴试验得到的等含水量线同固结不排水三轴试验得到的应力路径（也是等含水量线）画在起，发现其形状是一致的，如图4所示。等含水量线也就是等比容线。这样的图称为Rendulic图。由Rendulic有效应力和孔隙比关系可知，饱和粘土的有效应力与孔隙比之间存在唯一关系。也就是说，对于所有的正常固结排水和不排水三轴试验来说，应力和比容之间有唯一的关系，与排水条件无关。

200671380521_常用弹塑性材料模型

常用弹塑性材料模型 MP,ex,1,210e9! Pa MP,nuxy,1,.29! No units MP,dens,1,7850! kg/m3 7.2.3.1 双线性各向同性模型 使用两种斜率（弹性和塑性）来表示材料应力应变行为的经典双线性各向同性硬化模型（与应变率无关）。仅可在一个温度条件下定义应力应变特性。（也有温度相关的本构模型；参看Temperature

Dependent Bilinear Isotropic Model）。用MP命令输入弹性模量（Exx），泊松比（NUXY）和密度（DENS），程序用EX和NUXY值计算体积模量（K）。用TB和TBDATA命令的1和2项输入屈服强度和切线模量： TB，BISO TBDATA，1，（屈服应力） TBDATA，2，（切线模量） 例题参看B.2.7,Bilinear Isotropic Plasticity Example：Nickel Alloy。 B.2.7. Bilinear Isotropic Plasticity Example: Nickel Alloy MP,ex,1,180e9! Pa MP,nuxy,1,.31! No units MP,dens,1,8490! kg/m3 TB,BISO,1 TBDATA,1,900e6! Yield stress (Pa) TBDATA,2,445e6! Tangent modulus (Pa) 7.2.3.5双线性随动模型 （与应变率无关）经典的双线性随动硬化模型，用两个斜率（弹性和塑性）来表示材料的应力应变特性。用MP命令输入弹性模量（Exx），密度（DENS）和泊松比（NUXY）。可以用TB，BKIN和TBDATA命令中的1-2项输入屈服强度和切线模量： TB，BKIN TBDATA，1，（屈服应力） TBDATA，2，（切线模量） 例题参看B.2.10，Bilinear Kinematic Plasticity Example ：Titanium Alloy。 B.2.10. Bilinear Kinematic Plasticity Example: Titanium Alloy MP,ex,1,100e9! Pa MP,nuxy,1,.36! No units MP,dens,1,4650! kg/m3 TB,BKIN,1 TBDATA,1,70e6! Yield stress (Pa) TBDATA,2,112e6! Tangent modulus (Pa) 7.2.3.6塑性随动模型

土的本构模型对比

几种土的本构模型对比 一、概述 岩土工程数值分析离不开岩土本构关系，本构关系广义的讲是自然界中某种作用与该作用的效应两者之间的关系。在岩土工程中本构关系即岩土的应力应变关系。描述岩土本构关系的数学表达式即本构方程。岩土工程问题数值分析的精度很大程度上取决于所采用的本构模型的实用性和合理性。 岩土材料本构模型的建立是通过实验手段确定各类岩土的屈服条件，以及选用合理的试验参数，再引用塑性力学基本理论，从而建立起岩土本构模型，本构模型还需要通过试验与现场测试的验证，这样才算形成一个比较完善的本构模型。而一个合理的本构模型应该具备理论上的严格性、参数上的易确定性和计算机实现的可能性。 以下选取上课时讲到过的本构模型进行对比。 二、几种本构模型（不讨论尹嘉诚同学的弹性本构模型） 1.拉德-邓肯模型（刘琪） 拉德与邓肯根据对砂土的真三轴试验结果，提出的一种适用于砂类土的弹塑性模 型。该模型把土视为加工硬化材料，服从不相关联流动法则，硬化规律采用弹塑性 功硬化规律，模型中规定的屈服函数由试验资料拟合得到。拉德-邓肯模型主要是反 映了剪切屈服。后来拉德又增加了一个体积屈服面，形成了双屈服面模型。1988 年拉德又将它的双屈服面，组合成一个全封闭的光滑屈服面，又回复到单屈服面模 型。 2.清华模型（丁羽） 清华模型是以黄文熙教授为首的清华大学研究组提出来的。其主要特点在于不是首 先假设屈服面函数和塑性势函数，而是根据试验确定的各应力状态下的塑性应变增 量的方向，然后按照相适应流动规则确定其屈服面，再从试验结果确定其硬化参数。 因而是假设最少的弹塑性模型。 3.后勤工程学院模型（殷金龙） 郑颖人及其学生提出。基于广义塑性理论，采用分量塑性势面与分量屈服面；适用 于应变硬化土体的静力计算，既可用于压缩型土体，也可用于压缩剪胀型土体，但 不考虑应力主轴旋转；屈服条件通过室内土工试验获得。 4.南京水科所弹塑性模型（叶进龙） 南京水利科学研究院沈珠江等提出的双屈服曲面弹塑性模型适用于软粘土，并服从 广义塑性力学理论。在国内已应用几十年，获得较好使用效果。 5.剑桥模型（姚文杰） 英国剑桥大学Roscoe和他的同事在正常固结粘土和超因结粘土试样的排水和不排 水三轴试验的基础上，发展了Rendulic提出的饱和粘土有效应力和孔隙比成唯一关 系的概念，提出完全状态边界面的思想。他们假定土体是加工硬化材料，服从相关 联流动规则，根据能量方程，建立剑桥模型。剑桥模型又称为临界状态模型。这个 模型从理论上阐明了土体弹塑性变形特性，标志着土的本构理论发展新阶段的开 始。 模型（王明） 6.K W 科斯拉与吴用砂土作了静力与动力三轴试验。根据试验结果，提出了一个帽子模型。 他们建议破坏条件采用特洛克建议的广义米塞斯破坏条件。

星巴克服务质量差距模型分析

星巴克服务质量差距模型分析 一、服务质量差距模型 星巴克作为全球最大的咖啡连锁店，其提供的服务一直被作为研究对象进行研究，但是通过查找文献发现，对其基于服务质量差距模型一直空白，而其又拥有较高的研究价值，所以通过对成都地区星巴克部分门店的走访调查以及总结归纳，对星巴克服务质量差距模型进行了简要分析。 二、服务蓝图 服务蓝图是一种有效描述服务传递过程的可视技术。通过服务蓝图技术，将星巴克门店提供给一般消费者服务的全过程记录下来，以便于更好的观察该服务组织的服务质量差距产生的位置。 三、发现差距 通过对成都星巴克总府路王府井店进行观察，并随机对顾客进行了询问，总结出了几条该店在服务上与顾客期望感知之间的差距。并对这些差距对照服务质量差距模型进行了分类汇总

星巴克服务上与顾客期望感知之间的差距分类汇总表 四、差距描述与原因诊断 （一）消费者期望与管理认知之间的差距差距描述： 顾客和星巴克的管理者直接对于门店合适的面积的观点似乎并不一致。顾客期望能够得到一个宽松的，相对不太拥挤的环境。然而，星巴克总府路王府井门店的面积和顾客期望之间是有一定的差距的。 经过调查发现，春熙路商圈内的星巴克门店不少于五家。在与考察的门店相隔一个天桥的对面便有两家星巴克，然而，通过询问前来消费的顾客得知，他们对其他门店的存在并不太清楚。 原因： 1.营销研究导向不充分——类似于星巴克这种服务提供组织，店铺需要铺设在高地租的商圈内，由于客流量大，经常需要在同一个商圈中开设几家门店。可以采取的措施是在店内标示出附近星巴克门店的具体位置，以提醒消费者周围并不是只有这里一家。 2.缺乏向上沟通——在一般的服务传递中，员工没有及时向上级传递这一问题。

从服务质量差距模型的角度分析

从服务质量差距模型的角度分析，如何提高老乡鸡服务质量的方案 1.弥补顾客期望与顾客感知差距 顾客感知实际是对服务体验的主观评价，而顾客感知是与服务体验相比较的绩效的参考点。大多数消费者的顾客期望主要来自广告和个人需要，所以老乡鸡在打造品牌效应时应该更注重品质方面，追求实际，不过分夸大或者虚夸，产品信息透明化，让更多顾客了解老乡鸡，放心吃，大胆吃。 2.弥补不了解顾客的期望差距 差距1是指顾客对服务的期望与公司对这些期望之间存在差距。然而导致这以差距的关键因素包括：缺乏向上向下的沟通；没有加强顾客关系并保持顾客；失误时不能及时采取有效措施。 所以在明确这些造成因素时，可以针对老乡鸡这一服务行业采取有效的补救措施： (1)通过科学的调研来尽可能准确地了解老乡鸡的顾客与顾客需求，从而把顾客的需求 在产品中得以体现。 (2)可以通过会员制或者活动优惠打折活动来吸引客户，达到建立长期稳固的顾客关系 的作用与效果。 (3)在服务失误时及时采取补救措施：在口味选择上应该多出几种可能性，适应大众口 味的同时也能留得住对口味比较挑剔的顾客；在顾客排队时周围可以放有报刊类杂志或者产品和套餐介绍，一方面照顾顾客的情绪，另一方面也能加快顾客选取产品的速度，减少排队量；桌椅摆放的距离也应具体合理地安排，减少顾客之间的摩擦，维护公众大环境。 3.弥补未选择正确的服务设计和标准差距 当直接为顾客提供服务的员工不能或不愿按照服务组织制定的服务标准为顾客提供服务时，就会产生这一差距，具体来讲产生这一差距的一个原因是“角色冲突”。所以我们得到造成差距2的主要因素有：服务设计与规划不明确，不系统，没能正确地反映顾客期望；缺少服务标准或标准没能反映顾客期望；不适宜的有形展示与服务场景 弥补这一差距的应对措施： （1）建立以顾客为中心的服务标准：选择爱服务的员工，老乡鸡作为服务行业的领先品牌，在日益激烈的服务行业中，在注重产品质量的同时更应该注重服务。 （2）培养提供优质的服务行为：培训同样有助于员工发展那些必要的具体技能，在为顾客提供服务时，或仅在日常工作中，以一种更为客户中心化的方式来进行。 （3）通过奖励巩固客户中心行为。 （4）有形展示方面应简洁大方，给人舒适自然的感觉。 4.弥补未按服务标准提供服务的营销 差距3时制定服务驱动的服务标准与员工的实际绩效之间的差距。造成差距的而主要因素有：员的招聘，培训，服务能力与需求不匹配等。 弥补这一差距的主要措施包括： （1）对员工采取系统培训，分层培训，对于短期兼职的服务员更要加强培训，要有维护企业形象的意识；对于长期稳定的服务员采取一定的奖励措施，提高他们 的积极性，也为初学者起到一个带动作用。 （2）授权顾客并鼓励其参与其中。 （3）加强中间商的授权，控制与管理。 5.弥补服务组织未能履行承诺的差距 差距4时服务组织实际传递的服务与其宣传的服务之间的差距。造成这一差距的主要因素包括：宣传过度；服务产出的管理与流程不一致；缺乏有效沟通。

土的DP模型

关于弹塑性DP模型参数设置的一点体会 ANSYS中能用于岩土材料的模型只有DP模型。DP模型是理想弹塑性模型，理想弹塑性即应力（复杂应力情况下应该是等效应力吧）达到屈服极限以后，应力不再增大，但是应变会一直增长。 ANSYS中设定DP模型需要输入3个参数，粘聚力c，内摩擦角fai，膨胀角faif，其中的膨胀角faif 是用来控制体积膨胀的大小的。在岩土工程中，一般密实的砂土和超强固结土在发生剪切的时候会出现体积膨胀，因为颗粒重新排列了；而一般的砂土或者正常固结的土体，只会发生剪缩。所以在使用DP模型的时候，对于一般的土，膨胀角faif 设置为0度是比较符合实际的。 对于另外的两个参数粘聚力c，内摩擦角fai，DP模型中指定了如下的关系 （为简化，内摩擦角fai记为x，即sin（fai）=sinx） 屈服方程：西格玛（应力符号）=6ccosx/[3^0.5*(3-sinx)] ,其中的3^0.5表示3的平方根运算，*号为乘号 假定cosx不等于零，将屈服方程的分子分母同时除以cosx，得到下面的式子 西格玛（应力符号）=12^0.5c/(3/cosx- tanx) 假定西格玛达到最大值，对其进行求导运算，由于西格玛数值曲线的斜率为零，可以得知，在x取为19.47度的时候，可以有最大的屈服极限（屈服应力）。 根据屈服方程再进一步计算有下面的关系（假定c=20kpa，内摩擦角fai（x）不断变化，膨胀角faif） 角度/ 屈服应力 0 /23.094 10 / 24.14 19.47 / 24.495 最大值 20 /24.494 30 /24 40 /22.515 50 /19.935 60 /16.233 70 / 11.501 80 /5.970 90 / 0 由上面的数值可以看出，在粘聚力一定的情况下，在0度~30度的范围以内，屈服应力其实变化不大。在这种情况下，粘聚力的影响相对来说要大很多。 所以对于采用DP模型来进行弹塑性计算的朋友来说，当内摩擦角在这一定的范围以内时，如果屈服极限很小，要调整参数来增大屈服极限（或者是延迟塑性出现），调整内摩擦角作用不大，即使从10度调整到30度，其变化很小，所以基本没什么作用。但是如果调整粘聚力c值的话，效果就很可观了。 由于本人进行弹塑性计算的时候，经常发现塑性出现过早，塑性区过大，或者是屈服极限比较低（都容易出现变形过大，计算不收敛的问题），所以发此贴。但这只是计算的一点技巧而已，真正的计算中还是要采用实际的参数，符合实际才行。

SERVQUAL模型

SERVQUAL模型 SERVQUAL模型（SERVQUAL Model）

SERVQUAL模型简介 SERVQUAL为英文“Service Quality”（服务质量）的缩写，该词最早出现在1988年由美国市场营销学家帕拉休拉曼(A.Parasuraman)、来特汉毛尔（Zeithaml）和白瑞（Berry）三个合写的一篇题目为《SERVQUAL：一种多变量的顾客感知的服务质量度量方法》的文章中。 SERVQUAL理论是依据全面质量管理(Total Quality Management，TQM)理论在服务行业中提出的一种新的服务质量评价体系，其理论核心是“服务质量差距模型”，即：服务质量取决于用户所感知的服务水平与用户所期望的服务水平之间的差别程度（因此又称

为“期望－感知”模型），用户的期望是开展优质服务的先决条件，提供优质服务的关键就是要超过用户的期望值。其模型为:Servqual 分数= 实际感受分数- 期望分数。 SERVQUAL将服务质量分为五个层面：有形设施(Tangibles)、可靠性(Reliability)、响应性(Responsiveness)、保障性(Assurance)、情感投入(Empathy)，每一层面又被细分为若干个问题，通过调查问卷的方式，让用户对每个问题的期望值、实际感受值及最低可接受值进行评分。并由其确立相关的22 个具体因素来说明它。然后通过问卷调查、顾客打分和综合计算得出服务质量的分数,

近十年来，该模型已被管理者和学者广泛接受和采用。模型以差别理论为基础，即顾客对服务质量的期望，与顾客从服务组织实际得到的服务之间的差别。模型分别用五个尺度评价顾客所接受的不同服务的服务质量。研究表明，SERVQUAL适合于测量信息系统服务质量，SERVQUAL也是一个评价服务质量和用来决定提高服务质量行动的有效工具。 SERVQUAL计算公式 SERVQUAL计算公式:SQ = 622i = 1( Pi - Ei )式中: SQ 为感知服务质量; Pi为第i个因素在顾客感受方面的分数; Ei 为第i个因素在顾客期望方面的分数( i = 1 ,2 ,3 ,.....n , n = 22) 。 由上式获得的SQ 是在五大属性同等重要条件下的单个顾客的总感知质量,但是,在现实生活中顾客对决定服务质量的每个属性的重要性的看法是不同的。

全滑移下球形粗糙表面的弹塑性接触模型_接触力学

全滑移下球形粗糙表面的弹塑性接触模型_ 接触力学 论文导读:：接触首先会发生在离散化的粗糙峰上。而对于弹塑性接触。全滑移下球形粗糙表面的弹塑性接触模型。论文关键词：粗糙峰，弹塑性接触，球形粗糙表面接触，接触力学 0 引言 接触问题作为研究摩擦磨损的基础，一直以来是摩擦学研究的重要课题之一。研究物体的接触状态包括接触面积及载荷等对研究粗糙表面的摩擦及磨损有重要的理论意义及工程实际指导。当两粗糙表面互相接触时，接触首先会发生在离散化的粗糙峰上，随着载荷的加大，粗糙峰的接触数量不断增多，当大部分粗糙峰被压平后，接触会逐步转到基体上[1]。目前，国内外众多学者对粗糙表面的接触进行了一系列研究，其研究的内容和方法包括：1）对单粗糙峰与刚性面的弹塑性接触及其形貌的影响; 2）粗糙峰的分布原则，如指数分布，Greenwood 等[2]提出的高斯分布等；3）结合单一粗糙峰的研究结果及分布对工程实际粗糙表面进行分析，而对实际粗糙面的研究包括对两基体均为刚性粗糙面，一基体刚性粗糙面与另一基体弹性粗糙面以及两基体都为弹性粗糙面的研究。 全滑移是一种理想化的接触条件，是指无摩擦的、光滑表面接触接触力学，英文称为slip，全滑移接触下相互接触的两个接触点在切向上不相互影响，而不是指接触的两个物体存在切向相对运动。全粘着是对应于全滑移的另一种理想化接触条件，英文称为stick，在全粘着接

触条件下，相互接触的两个接触点之间在切向是没有相对位移的。在单一粗糙峰与刚性面的接触方面，经典的Hertz接触理论[1]首先给出了全滑移下弹性接触时加载力与位移及接触半径的关系，Abbott和Firestone[3]建立了单一粗糙峰接触的全塑性接触模型，而对于弹塑性接触，目前尚未有完整的数值解，但很多研究学者利用有限元等方法得出了不同的经验公式，如Kogut和Etsion[4]基于有限元法建立了全滑移条件下无量纲接触力，接触面积和法向位移的关系，Jackson和Green[5]也建立了类似的经验公式并进行了试验验证论文格式模板。在实际粗糙表面的接触方面，Greenwood和William（简称GW模型）[2]首先提出了一个针对名义粗糙平表面的弹塑性接触模型。该模型采用了如下假设: ①粗糙接触表面是各项同性的，接触表面宏观基体不会发生变形；②所有粗糙峰具有球形顶部；③所有球形粗糙峰具有相同的曲率半径，但其高度是任意分布的；④所有接触粗糙峰不存在相互作用。Chang等[6]（简称CEB 模型）在GW模型的基础上提出了一个改进的粗糙表面接触模型，该模型基于粗糙峰的塑性变形体积守恒原理，假设粗糙峰会产生弹性和塑性变形，而当粗糙峰接触变形超过某一初始塑性变形临界点时，将会产生完全的塑性变形，该模型虽然考虑了粗糙峰的弹性和塑性变形，但并没有考虑粗糙峰的弹塑性变形这一过渡阶段，具有一定的局限性。 球形粗糙表面是指在半径一定的球体表面上分布有不同半径的粗糙峰，粗糙峰的高度分布满足一定的分布准则。Greenwood和Tripp[7]提出了第一个球形粗糙表面与刚体平面的接触模型，该模型假设不仅

轮轨接触问题的弹塑性分析

文章编号:100128360(2000)0320016206 轮轨接触问题的弹塑性分析 张　军1,　吴昌华2 (1大连理工大学工程力学系,辽宁大连　116023;　2大连铁道学院机械工程系,辽宁大连　116028) 摘　要:用有限元参数二次规划法,针对不同的轮径、轴重、牵引力和摩擦系数的各种工况分别进行了弹性和弹 塑性计算,得出了轮轨间接触状态和接触内力的分布情况,并对其随各种参数变化的规律进行了分析,从而提出 了改善机车粘着利用水平的途径。 关键词:有限元法;弹塑性理论;轮轨关系;摩擦;轮轨接触力 中图分类号:U260.11 文献标识码:A Elasto-plastic analysis of wheel-ra il con tact problem ZHAN G Jun1,　W U Chang2hua1 (1D ep t.of Engineering M echanics,D alian U niversity of techno logy,D alian116023,Ch ina; 　2D ep t.of M echanical Engineering,D alian R ail w ay Institute,D alian116028,Ch ina) Abstract:U sing the fin ite elem en t p aram etric quadratic p rogramm ing m ethod,the com p u tati on of elastic and e2 lasto2p lastic ro lling con tact p rob lem s betw een w heel and rail is carried ou t fo r vari ou s cases such as differen t w heel diam eters,differen t ax le loads,differen t tractive fo rces and differen t fricti on facto rs.T he con tact states and the con tact in ternal fo rces betw een w heel and rail are ob tained,and their changing law s co rresponding w ith every above m en ti oned p aram eter are analyzed in th is p ap er. Keywords:fin ite elem en t m ethod;elasto2p lastic theo ry;w heel2rail relati on sh i p;fricti on;con tact fo rces be2 tw een w heel and rail 提高机车运行速度和加大牵引能力是当今世界铁路发展的趋势,而达到这一目的就必须深入轮轨关系的理论研究,改善机车的粘着利用水平。轮轨关系则是机车车辆、轨道系统中最基本、最复杂的一个问题,是特殊的、典型的三维滚动摩擦接触问题。 接触理论始于1882年,由H.H ertz发表的经典论文《论弹性固体的接触》。他提出了椭圆接触面的假设,把三维接触问题简化为弹性无限半空间问题。 H ertz的研究成果为接触理论奠定了坚实的基础,但H ertz理论仅局限于无摩擦表面及理想弹性固体,对于轮轨这样复杂的三维滚动接触问题显然是不能准确求解的。 在轮轨滚动接触力学研究方面作出重大贡献的是荷兰学者Kalker J J教授,他的一系列研究成果是当今各国铁路公认的权威之作。1967年Kalker在吸取了众多学者理论的基础上,在其博士论文中用多项式收稿日期:1999212207;修回日期:2000202220 基金项目:国家自然科学基金资助项目(19672017) 作者简介:张　军(1972—),辽宁沈阳人,博士研究生级数表达了具有椭圆接触斑的滚动接触问题的解,从而把二维理论发展成为三维理论。从60年代到80年代他不断地对其理论进行发展,并且先后研制出了DU VO ROL程序和CON TA CT程序,可以对H ertz 和非H ertz的三维弹性体滚动接触问题进行求解。 Kalker的三维非H ertz滚动接触理论在其数值实现过程中,引入了弹性力学中的弹性半空间假设,即将轮轨视为两个无限弹性半空间,因而根本无法精确模拟车轮踏面与钢轨的几何形状,而当列车轮缘与钢轨贴靠形成共形接触或两点接触时,计算模型与实际情况将相差甚远。另外,基于这种假设的计算对轮轨接触塑性分析更是无能为力。 近几十年来,国内外在轮轨滚动接触问题的理论研究和实验研究方面都取得了很大进展,但随着铁路技术的不断提高,使用解析解法解决轮轨关系问题的局限性也愈加突出。在高速和重载的要求下,轮轨的波磨问题、疲劳损伤问题变得更加严重,而这些问题的产生都与轮轨间作用力有着直接的关系。因此,在现有轮 第22卷第3期铁 道 学 报V o l.22　N o.3 2000年6月JOU RNAL O F TH E CH I NA RA I LW A Y SOC IET Y June 2000