微动接触中分形粗糙表面的接触应力研究

简介

表面粗糙度对微动状态下接触面的接触压力和剪切摩擦力有着显著影响。在这项研究中,创建Python脚本将Matlab中利用Weierstrass-Mandelbrot函数构造的分形表面轮廓坐标导入ABAQUS中,并使用样条曲线拟合轮廓坐标,从而构建包含粗糙表面的二维柱面/平面接触模型。采用有限元方法研究考虑粗糙表面接触的接触压力和剪切摩擦力分布,并讨论材料弹性、弹-塑性和载荷幅值对剪切摩擦力的影响。结果表明,粗糙表面的存在导致接触压力分布为非光滑曲线,局部应力集中程度高;当表面粗糙度较大时,接触面上接触压力的分布是离散的。同时发现,不同材料接触副下,剪切摩擦力沿粗糙表面的分布差异明显。