(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111677673.7 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙坪坝正 街 174号 (72)发明人 马驰　刘佳兰　桂洪泉　李梦媛　 王时龙　 (74)专利代理 机构 重庆航图知识产权代理事务 所(普通合伙) 50247 代理人 胡小龙 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 111/08(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 沟道与圆锥滚子接触界面热接触传导建模 方法 (57)摘要 本发明公开了一种沟道与圆锥滚子接触界 面热接触传导建模方法， 表征表面形貌： 使用分 形理论和蒙特卡罗方法生 成粗糙表 面， 得到分形 维数； 构建接触模型： 针对圆锥滚子/沟道界面的 几何形状和接触形式引入重合因子， 利用重合因 子修正接触面积和接触载荷； 构建热接触传导模 型： 结合基体热接触传导和收缩热基础传导， 基 于表面形貌表征和接触模型构建热接触传导模 型。 本发明的沟道与圆锥滚子接触界面热接触传 导建模方法， 能够满足圆锥滚子/沟道界面的热 接触传导的分析要求。 权利要求书4页 说明书14页 附图8页 CN 114329844 A 2022.04.12 CN 114329844 A 1.一种沟道与圆锥滚子 接触界面热接触传导建模方法， 其特 征在于： 表征表面形貌： 使用分形理论和蒙特卡罗方法生成粗 糙表面， 得到分形维数； 构建接触模型： 针对圆锥滚子/沟道界面的几何形状和接触形式引入重合因子， 利用重 合因子修 正接触面积和接触载荷； 构建热接触传导模型： 结合基体热接触传导和收缩热基础传导， 基于表面形貌表征和 接触模型构建热接触传导模型。 2.根据权利要求1所述沟道与圆锥滚子接触界面热接触传导建模方法， 其特征在于： 具 有分形维数D的分形曲面表示 为： 其中， Cn是一个独立且服从正态分布N( μ＝0, σ2＝1)的真随机数； An和Bn是[0,2 π ]上独立 且均匀分布的真随机数； 2＜D＜3； λ是一个大于1的常数； n是自然序列号； x(n)＝L/2+L/2·cos(r1·2 π ) y(n)＝L/2+L/2·cos(r2·2 π ) 其中， r1和r2表示两个真正的随机数；L表示公称长度； 对于每个微凸起的位置， 满足以下关系： 0≤x(n)+b(n)/2≤L 0≤y(n)+b(n)/2≤L 其中， b(n)表示 微凸体直径。 3.根据权利要求2所述沟道与圆锥滚子接触界面热接触传导建模方法， 其特征在于： 分 形维数D的识别方法为： (1)在表面积中随机 选取一个 基点X0＝(x0,y0)， 确定z0＝Φ(X0)； (2)其余数据点在以X0＝(x0,y0)为中心的极线网格上采样。 即： X0+h＝X0+r(cosθ,si nθ ) 其中， h表示高度； r 表示半径； θ表示夹角； (3)z＝Φ(X0+rj(cosθj,sinθj))由0≤i≤m ‑1和0≤j≤n确定， 其中， i表示第i个微凸体； m表示最大微凸体数目； j表示第j个微凸体； (4)假设Δij＝|zij‑z0|， 则其平均值计算 为： (5)将数据 点绘制在对数坐标上， 选择正整数作为n*， 且5≤n*≤n， 以便数据 集中在前n* 个数据点中显示出强烈的线性趋势， 得到一条{(logrj,logΔj:0≤j≤n*)}与斜率为LH的直 线线， 则识别得到的分形维数为： 其中， LH表示斜率。 4.根据权利要求1所述沟道与圆锥滚子接触界面热接触传导建模方法， 其特征在于： 引 入的重合因子为： 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114329844 A 2其中， Sh表示名义 面积； ∑S表示总表面积， Xh表示综合曲率系数； 且： ∑S＝S1±S2 其中， '+'表示外接触， ' ‑'表示内接触； S1和S2分别表示物体1和物体2的表面积； 且物体 1和物体2的表面积表示 为： S1＝ π(R1+R2)l S2＝ π R3B1 其中， R1和R2分别表示圆锥滚子的顶部和底部半径； l表示母线长度； R3表示轴承套圈槽 的半径； B1表示轴承套圈的宽度； 得到两个表面∑S的总表面积为： ∑S＝S1±S2＝ π(R1+R2)l±π R3B1 综合曲率系数 Xh与曲率半径有关， 表示 为： 接触发生时获得理论接触面积： 从而得到的重合因子 χ表示 为： 其中， F表示接触载荷； E表示 等效弹性模量。 5.根据权利要求4所述沟道与圆锥滚子接触界面热接触传导建模方法， 其特征在于： 微 凸起的分布为： 其中， aL表示最大接触面积；a表示每个微凸起的接触面积； Φ 表示接触积分函数； 以重合因子 χ 校正 n(a)， 得到： n*(a)＝ χn(a) 通过考虑重合因子 χ 获得总接触载荷： 其中， ac1表示临界塑性接触面积； ac2临界弹性接触面积； Fe、 Fp和Fep分别表示单对微凸 起弹性变形接触、 完全塑性变形接触和弹 塑性变形接触时的接触载荷； 通过考虑重合因子 χ 获得总接触面积：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114329844 A 3