Contact stiffness of regularly patterned multi-asperity interfaces

Shen, Li; Yao, Qijun; Li, Qunyang; Feng, Xi‐Qiao; Gao, Huajian

doi:10.1016/j.jmps.2017.10.019

Cited by 37 publications

(9 citation statements)

References 37 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…In contrast to the case of 2D problem, the three-dimensional (3D) problem corresponding to an isotropic microgeometry was solved only by using semi-analytical and numerical methods (e.g., BEM, FEM) due to the lack of a direct inverse of the corresponding integral equations. The non-periodic contact problems for a system of asperities, having various shape, location and height distribution were solved by semi-analytical iteration methods (Goryacheva, 1997;Shen et al, 2018). The significant influence of contact spots density, depending on the number of asperities and relative distance between them, is emphasized.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Analysis of Elastic Normal Contact of Surfaces With Regular Microgeometry Based on the Localization Principle

Goryacheva

Tsukanov

2020

Front. Mech. Eng.

View full text Add to dashboard Cite

Formulations of periodic contact problems for an elastic half-plane and an elastic half-space interacting with a rigid body, having regular microgeometry, and a method for their approximate solution based on the localization principle are proposed. General relations, connecting contact characteristics of the interface (contact pressure distribution and dependence of the real contact area on the nominal pressure) with a single asperity shape and the distance between them, are obtained. The examples, illustrating the use of the obtained approximate relations for the contact characteristics analysis in the case of wavy and wedged profiles, are presented. The comparison of the obtained results with the available exact solutions is carried out. It was established that the approximate dependences coincide with the exact solution up to high values of the nominal pressures. New approximate solutions of 2D contact problems for a periodic system of parabolic asperities with single and double contact segments within a period are derived. It is also shown that the ratio of the contact zone size to the distance between asperities, at which the interaction effect becomes significant, only slightly depends on asperities shape.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Analysis of Elastic Normal Contact of Surfaces With Regular Microgeometry Based on the Localization Principle

Goryacheva

Tsukanov

2020

Front. Mech. Eng.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Studies [17][18][19] address the models of properties of the rough surfaces of contacting bodies, taking into consideration their wave-like shapes. Papers [20][21][22] describe the effect of a geometric shape of surfaces and the distribution of a material's properties on the contact interaction between elastic bodies. These models are of great methodological significance.…”

Section: Literature Review and Problem Statementmentioning

confidence: 99%

A semi-analytical method for analys of contact interaction between structural elements along aligned surfaces

Tkachuk

Grabovskiy

Saverska

et al. 2020

EEJET

View full text Add to dashboard Cite

Значна частина конструкцій має у своєму складі деталі, які перебувають у контактній взаємодії одна з одною. Це, наприклад, штампи, прес-форми, верстатні пристосування, технологічне обладнання, двигуни тощо. Для них характерним є варійований режим навантаження. Тому важливим аспектом при дослідженні напружено-деформованого стану таких конструкцій є визначення залежності контактного тиску від зовнішніх сил, які на них діють. Принцип суперпозиції для контактних задач у загальному випадку незастосовний. Однак для такого типу конструкцій установлена лінійна залежність контактного тиску від рівня навантаження. При цьому область контактної взаємодії не залежить від рівня навантаження. Продемонстровано, що така закономірність справедлива не тільки для однокомпонентного, але і для багатокомпонентного навантаження. У результаті забезпечується можливість оперативного визначення напружено-деформованого стану таких конструкцій зі збереженням точності одержуваних результатів. Застосовність розробленого методу продемонстрована на прикладі верстатних пристосувань лещатного типу. Установлені закономірності мають значення при здійсненні проектних досліджень конструкцій. Завдяки установленій прямо пропорційній залежності розв'язку від діючих навантажень стає можливим скоротити терміни розробок конструкцій із елементами, що перебувають у контактній взаємодії на поверхнях співпадаючої форми. При цьому розглядали різні варіанти набору навантажень, а також різні варіанти варіювання цих навантажень. Для розглянутих випадків підтвердилася пряма пропорційнісь компонент напружено-деформованого стану величині діючих сил у випадку їх узгодженої зміни. Також показано, що при нерівномірній зміні окремих компонент навантажень залежність контактного тиску і компонент напружено-деформованого стану досліджених об'єктів від діючих сил має складний характер, відмінний від прямо пропорційного зв'язку. Одержані залежності служать основою при обгрунтуванні проектних і технологічних параметрів конструкцій, що проектуються, а також режимів їх експлуатації Ключові слова: контактний тиск, напружено-деформований стан, теорія варіаційних нерівностей, верстатне пристосування, область контактної взаємодії

show abstract

“…In this paper we explore the possibility of using micropatterning to generate more deterministic surfaces with tailored and repeatable contact stiffness. The most relevant paper in this area is that by Li et al [25]. Li et al explored the contact stiffness of an array of rigid cylindrical micropillars impinging a flat deformable surface.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Tailorable and Repeatable Normal Contact Stiffness via Micropatterned Interfaces

Perris

Yang

Kartal

et al. 2021

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

An approach to producing interfaces with tailored and repeatable normal contact stiffness using micropatterned surfaces is developed. A finite element model is first used to design square wave interfaces having a range of stiffnesses and these are fabricated in polycarbonate via a microfabrication process. Results demonstrate that the contact stiffnesses of the fabricated interfaces are both tailorable and repeatable. The approach can be broadened to other materials and is useful for applications requiring specified interface stiffness. Finally, even with these deterministic interfaces, we show that low levels of roughness on the surface features is sufficient to produce a load-dependent contact stiffness at lower loads. Therefore, tailorability is mostly applicable above this limit where total contact stiffness converges to a load-independent value.

show abstract

Contact stiffness of regularly patterned multi-asperity interfaces

Cited by 37 publications

References 37 publications

Analysis of Elastic Normal Contact of Surfaces With Regular Microgeometry Based on the Localization Principle

Analysis of Elastic Normal Contact of Surfaces With Regular Microgeometry Based on the Localization Principle

A semi-analytical method for analys of contact interaction between structural elements along aligned surfaces

Tailorable and Repeatable Normal Contact Stiffness via Micropatterned Interfaces

Contact Info

Product

Resources

About