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机械加工表面具有复杂的形貌,表面的形貌决定了零件间的接触特性,对于零件的摩擦磨损、润滑有重要的作用,而表面间的接触状态则影响着零件间的配合。由于表面形貌的复杂性,使得接触问题计算极其复杂。因此,本文在分析三维表征参数的基础上,通过粗糙峰接触仿真来探讨粗糙峰的接触问题。 首先给出了三维形貌表征中面的确定方法,并依据ISO25178标准得到了计算三维表征参数的公式。利用3D表面轮廓测量仪测量了几种常见的加工表面,得到了各个加工表面的形貌参数。 对于两个粗糙峰的接触,先从理论上进行了推导,得到了弹性和弹塑性的判定标准,并且计算了粗糙峰接触状态改变的临界值。采用有限元方法,从理想化的单粗糙峰接触开始,对单粗糙峰在法向力,切向力,以及扭矩作用下的应力、应变进行了分析,并考虑泊松比,屈服强度等不同因素对于接触特性的影响。 进而分析了多粗糙峰间接触特性。对不同的峰间距的多粗糙峰模型进行了仿真。利用测量得到的加工表面形貌数据,在有限元软件中建立了真实表面的模型,分析了真实表面在法向力作用下的应力、应变下的关系,讨论了模型的弹性和弹塑性接触状态。 研究结果表明,粗糙峰在开始接触的时候,以弹性变形为主,接触面积和载荷呈线性的关系;而当表面载荷进一步加大,塑性变形成为主要影响接触行为的因素,载荷与接触变形表现出明显的非线性关系。