本文针对现有文献在建立切向接触刚度模型时未考虑微凸体在弹塑性过渡阶段所产生的切向接触刚度以及未考虑结合面在即将发生切向滑动之前静摩擦力导致的实际接触面积增大的问题,提出了应用改进分形理论及连续变形理论的结合面切向接触刚度模型。该模型以微凸体连续变形理论为基础,应用改进分形理论分析了静摩擦力与实际接触面积之间的关系,利用赫兹接触理论推导了结合面法向接触载荷,随后根据切向接触刚度的产生机理,推导了包含弹塑性过渡阶段的切向接触载荷,联立法向、切向接触载荷从而建立结合面切向接触刚度模型,并进行验证。论文从以下几个方面进行了研究:(1)研究了同种加工方式下得到的粗糙表面之间统计及分形特性的差异。利用超景深三维显微镜获取不同样本表面的三维轮廓数据,对数据进行最小二乘法处理得到不同样本表面下不同分辨率的轮廓数据,对其进行统计参数评定。在不同样本表面任意位置截取不同方向的二维轮廓数据,将数据展示在双对数坐标下,利用PSD(功率谱密度)方法计算分形参数。结果显示:同一加工方式下,不同样本表面的统计以及分形特性具有一致性,因此单位面积上的接触特性可以通过积分扩展至整个接触表面,为后续粗糙表面接触特性的理论建模提供了理论基础。(2)应用连续变形理论建立结合面切向接触刚度模型。对单个微凸体的接触变形过程进行分析,根据切向接触刚度的产生机理,发现弹塑性过渡阶段仍旧存在切向接触刚度,依据赫兹接触理论推导了结合面间的法向接触载荷以及切向接触载荷,由此创建了应用连续变形理论的切向接触刚度模型。数值仿真显示:提高接触面的加工精度可提高结合面间的切向接触刚度,并且结合面间的切向接触刚度随着法向接触载荷的增大而增大,随着切向接触载荷的减小而增大。为验证本章模型的合理性,将表面轮廓数据通过APDL语言引入有限元软件建立有限元模型,通过对比田红亮提出的模型发现本章建立的切向接触刚度理论模型相比于现有理论模型具有一定的优越性。(3)应用改进分形理论以及连续变形理论建立改进后的结合面切向接触刚度模型。依据改进分形理论,首次考虑了结合面间静摩擦力导致实际面积增大的问题,严格按照赫兹接触理论推导了结合面在将要发生切向滑移之前的实际接触面积,推导了结合面间的法向接触载荷以及切向接触载荷,从而建立了改进后的切向接触刚度模型。数值仿真表明:减小摩擦系数可以有效提高结合面的切向接触刚度。(4)利用包含栓接结合部的实验装置验证本文模型的合理性及优越性。首先进行实验测试得到不同扭紧力矩下结合部的前三阶固有频率及振型。将实验装置经过合理简化后创建包含虚拟材料接触层的有限元模型,通过APDL语言将建立的切向接触刚度模型引入虚拟接触层中仿真得到不同扭紧力矩下结合部的前三阶固有频率及振型,仿真结果显示:本文所建立的两切向接触刚度模型相比于现有文献所仿真的固有频率都更接近实验测得的结果;而由于第四章的模型是在第三章的模型的基础上进行改进,因此所仿真的结果更加的接近实验结果,更加的符合实际接触情况。本文提出的应用改进分形理论及连续变形理论建立结合面切向接触刚度的方法,为结合面建模提供一种有效便捷的方法,可以准确的预测整机的动态性能。