接触变形普遍存在于工业生产中,会影响加工制造设备的使用。一台机床由大量的零件组成,两个关联的零件会有接触的存在。接触零件的材料存在一个屈服极限,两接触零件受到的载荷过大会导致零件表面发生不可逆的形变,甚至会改变零件的宏观形状,对零件的寿命和正常使用产生影响,最终影响整个机床的运行和加工。对零件之间的接触面建立接触模型,分析接触过程的影响因素,计算出接触模型的变形理论的计算式,为接触领域的理论分析提供参考。本文主要研究内容如下:(1)建立一种新摩擦微凸体接触模型。以赫兹接触理论为基础,将任意切向力作用下摩擦系数会影响接触的法向变形的结论作为突破口,分析微凸体接触变形的四个阶段,计算出接触面积与接触载荷的函数式。结合二维面积概率密度函数得到适合本接触模型的微凸体概率密度函数,分析整体粗糙表面的所有变形阶段,并计算出整体接触面积与载荷的函数式。得到分形维数值固定,摩擦系数分成三个范围,每个范围的相同接触变形阶段的函数表达式不一致。(2)测量接触表面形貌数据进行实体重构,并求出分形维数值。选择硬铝合金样品进行表面加工,利用原子力显微镜检测金属表面任意处区域,获得检测区域的间隔坐标点,对数据点进行简化、剔除、修补重构出真实的形貌模型。利用检测数据,采用投影法求出形貌表面的分形维数,得到分形维数值为2.82。(3)利用求出的分形维数值分析新摩擦接触模型算例。将求解出来的分形维数值代入算例中,选取八个摩擦系数值具体分析所有接触变形阶段接触面积、接触载荷与变形量的变化。在摩擦系数值大于0.3时,整体接触面积、接触载荷随变形量的变化是一致的。摩擦系数值从0到0.3时,接触面积、接触载荷随变形量的变形在弹塑性阶段增长速度逐渐增大。(4)对真实形貌的接触模型进行ANSYS仿真分析,得到与计算式的比较结果。对微凸体接触模型与真实粗糙表面实体模型分别进行仿真分析,两个接触仿真施加相同的最大法向力,设定相同的时长,施加相同固定切向力,得到八组摩擦系数值仿真结果。微凸体接触载荷随变形量的关系和整体粗糙表面接触载荷随变形量的关系,在同一条件与仿真得到的结果进行对比,对比结果有一定的相似性。