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粗糙表面接触过程的研究对进一步研究摩擦机理、确定摩擦过程中各种因素的相互作用关系以及表面形貌变化的微观过程具有重要的意义。
在摩擦过程中,对于单个表面来讲,表面形貌是决定表面接触特性的重要因素。表面参数表征是对表面形貌表征的一种基本的方法。本文详细介绍了表面形貌区域表征参数表征法,给出了相应参数的概念、计算方法以及功能,并设计程序界面来实现这些参数的计算与输出。
由于粗糙表面接触点的离散性,本文利用离散元法对粗糙表面接触进行了仿真模拟研究。对单个粗糙峰在表面接触中变形的仿真模拟研究表明,在速度和压力的综合作用下,表面粗糙峰出现断裂,而粗糙峰的断裂面与压力方向呈现45°夹角;在粗糙峰接触过程中,表面粗糙峰的变形量是随着运行时间逐渐增大的;在粗糙峰碰撞效应过程中,速度越大,表面形貌的变形量越大,对上表面产生的阻力越大。在上述基础上,对多峰接触的模拟再现了表面微观接触中表面形貌变形的整个过程,得出表面形貌变形的主要因素为压力和速度,速度主要影响表面切向应力,压力主要影响法向应力。模拟结果显示,摩擦副的摩擦系数主要与材料自身的粘着系数有关,粘着系数越大,摩擦系数越大;表面形貌的变形量主要与速度、压力以及粘着系数有关,三者与表面变形量存在线性递增关系。