SS-V：5060 分离梁

测试编号：VNL07根据施加的载荷求出总体或部分梁分离/滑移。

定义

两根尺寸为 10x10x100 mm 的相似梁相接触。 (Figure 1)。

材料属性为：

属性: 值
摩擦系数: $f = 0.15$
弹性模量: 2.1e+11 Pa
泊松比: 0.3

考虑了五种载荷工况。在所有载荷工况下，下梁底部是固定的，上梁在其顶部受力，总垂直荷载为 2N，均匀分布在表面上。上梁的右端承受垂直荷载

F y

or with horizontal load

F x

，均匀分布在表面上。

载荷工况	Fx, [N]	Fy, [N]
1	0	1
2	0	0.9
3	0.3	0
4	0.31	0
5	0.29	0

梁被模拟为两个实体 (Figure 2)。连接处的接触条件设置为“分离”，摩擦系数为 0.15。

结果

工况 1：

Figure 3.

考虑上梁的平衡。如果 $F y$ =0，那么力 N 会被接触中的反作用力平衡。随着 $F y$ 的增长，梁会变形，接触分离会从其右端开始并向左展开。最终，接触会完全分离，接触区域退化为一条直线（Figure 3 中的 A 点）。导致完全分离的力 $F y$ 的值可以从力矩平衡方程中找到。(1)
$\sum M (A) = P * (\frac{L}{2}) - F y * L = 0$

此最终值为 $F y$ =1 N。

此 $F y$ 的 SimSolid 结果在 Figure 4 中显示。发生了完全分离，接触只发生在单边，导致梁角应力集中。

Figure 4.
工况 2：
在此载荷工况中，力 $F y$ =0.9 N 不足以导致触点完全分离 (Figure 5)。

Figure 5.
工况 3：

Figure 6.

在此载荷工况下，会发生正常分离，因为没有分离力 - $F y$ =0。剪切力 $F x$ 容易引起梁的滑移，而梁的滑移会被分布在接触区域的摩擦力所抵抗。在平衡状态下，力会投射到水平轴上：(2)
$F - F x = 0$

其中， $F$ 是总摩擦力。

最大总摩擦力为：(3)
$F = f * P$

总滑移（或总切向分离）在以下情况下开始： $F x \geq f * P$ 。当 $F x < f * P$ 时，只可能出现部分滑移。最大总摩擦力为 $F m a x = 0.15 * 2 = 0.3 N$ 。

结果 $F x$ =0.3 N 会显示在 Figure 7 中。接触区发生完全滑移，但上梁的左下缘与下梁的边缘几乎重合。

Figure 7.
工况 4：
在此载荷工况中，移位力 $F x$ 增加到了 0.31 N。此力超过了最大摩擦力，上横梁不仅变形，而且开始像刚体一样运动。

Figure 8.
工况 5：
在此载荷工况中，为了不超过最大摩擦力 $F x$ 减小到了 0.29 N。在这种情况下，只发生部分滑移。梁的左端有一个明显的“粘附”接触区。

Figure 9.