机械工程学报

作者：廉义章, 张学良, 廖山钧

单位：太原科技大学机械工程学院 太原 030024

关键词：涂层微凸体,硬涂层粗糙表面,接触载荷,接触面积,接触刚度,分形模型；

基金：山西省自然科学基金(202203021221151);山西省研究生实践创新(2023SJ259)资助项目

在涂层球接触模型的基础上，基于7个假设，首先推导了涂层球接触刚度模型，进而研究建立了考虑弹性完全塑性硬涂层粗糙表面接触分形模型与法向接触刚度分形模型，并对所建模型进行了仿真计算分析，研究了涂层厚度比、涂层与基体材料性能以及涂层基体表面分形参数对硬涂层粗糙表面接触行为与法向接触刚度的影响，结果表明：在给定载荷条件下，硬涂层粗糙表面接触比无涂层粗糙表面接触具有更小的实际接触面积和更大的法向接触刚度；涂层较厚的硬涂层粗糙表面接触具有较小的实际接触面积；涂层与基体材料弹性模量比对硬涂层粗糙表面接触行为与法向接触刚度的影响随着分形维数的增大而减小；涂层较硬的硬涂层粗糙表面接触具有较小实际接触面积和较大的法向接触刚度；基体表面较光滑的硬涂层粗糙表面具有较大的实际接触面积和较大的法向接触刚度。仿真结果还表明，所建模型可以逼近一般粗糙表面接触分形MB模型以及基于MB模型的结合面法向接触刚度分形模型，并取得了与硬涂层粗糙表面接触统计模型一致的结论，说明了所提出的建模方法的可行性与所建模型的正确性。

来源：2025年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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