结合面作为机械结构中一种固有的结构形式，其接触刚度对机械结构的总刚度有着很大的影响。所以，获得准确可靠的结合面接触刚度是研究机械结构整体性能的重要前提。结合面接触问题实际是两个粗糙表面微凸体接触的问题，因此，如何建立更加贴近表面真实接触情况的微观接触模型是解决该问题的主要途径。本文围绕考虑表面微凸体间发生相互作用时的法向结合面接触问题展开，分别对粗糙表面形貌描述、微凸体相互作用假设、弹塑性三阶段接触模型及结合面基础特性参数实验进行研究。主要研究内容和结果如下。　　（1）粗糙表面形貌的描述方法分析。介绍了统计学描述方法中的表征参数：轮廓算术平均偏差、轮廓高度分布、功率谱密度，描述了粗糙表面微凸体半径、微凸体顶端标准高度偏差、单位面积上的微凸体密度等基本统计学参数间函数关系；同时，介绍了分形几何的描述方法的自相似和自仿射的基本特征。　　（2）考虑微凸体相互作用的ZMC接触模型研究及其求解方法改进。对原有考虑微凸体相互作用的ZMC接触模型及其求解方法进行了深入分析研究，发现原有文献给出的求解方法无法从非线性方程中得出解析解。本文对积分变量进行转换，可以有效避免求解复杂的非线性方程，使得积分中被积函数成为解析式，构成了一种新的数值迭代求解方法，简便了定积分的运算，且求解结果与原文献结果相符；描述了单个微凸体在微观中的接触行为，利用载荷变化率和微凸体高度间关系分析了微凸体发生相互作用对自身承受的载荷产生的影响；通过计算接触载荷对变形的导数，将原文献中模型扩展，得到考虑微凸体相互作用的ZMC接触刚度模型。　　（3）考虑微凸体相互作用的KE接触刚度模型的建立。基于微凸体相互作用的建模假设，在利用有限元方法、从物理角度提出的、更贴近于真实接触状况的KE弹塑性接触模型的基础上，提出并建立了考虑微凸体相互作用的KE接触刚度模型，利用上述提出的数值迭代方法进行求解，分析了微凸体相互作用对接触载荷、面积、刚度间关系产生的影响。　　（4）考虑微凸体相互作用的接触刚度模型的实验验证。在结合面基础特性参数实验平台上，对铣削和磨削两组45钢材料配对试件进行静态法向接触刚度实验，分别获得了两组试件法向接触刚度与面压的函数关系，将其与考虑微凸体相互作用的ZMC和KE理论模型结果进行对比。实验表明，本文建立的考虑微凸体相互作用的KE接触刚度模型与实验结果更加符合，从而验证了模型的有效性。