分形特征表面接觸磨損模擬

宿月文等

摘要：為實現粗糙表面微觀接觸磨損的精確預測，根據分形理論對傳統的只考慮彈性一塑性兩狀態的二維分形接觸模型進行了修正，并構建了包含彈性彈塑性一塑性完全狀態的三維粗糙表面分形接觸模型。通過去除塑性接觸微凸體在截斷平面作用下形成的球臺方法來模擬微觀磨損，磨損系數由被去除的球臺體積與總接觸微凸體體積之比來表征，采用數值仿真分析了磨損系數與分形參數、載荷和材料等因素間的依賴關系。計算結果表明，磨損系數隨表面粗糙程度的增大而增大，隨接觸載荷的增大而減小并趨于相對穩定。接觸副材料屬性決定了微凸體臨界接觸面積，進而影響了磨損系數。該模型給出了微觀磨損機理的數學描述，為界面接觸磨損研究提供了新思路。

關鍵詞：分形表面；接觸；磨損；模擬