机械学科的发展进步,使得机械零件体积越来越小,比表面积显著增加。零件表面的摩擦学性能,如摩擦、磨损、润滑,相对于零件的重力、惯性力等整体性能,重要性日趋显著。而且,零件的重力、惯性力可以通过精细设计、计算进行控制,而摩擦学性能,无论在理论上还是实际中,都没有精确的定量计算方法,更无法实现主动控制I1]。因此,在机械零件小型化和微型化过程中,表面摩擦学性能是必须进行深入研究、探索的一个重要科学问题。
摩擦、磨损、润滑发生在相互接触的两个表面之间,具有发生历程短,无法进行动态观察和检测等特点。为深入了解它们的内在机理,常使用有限元数值模拟进行仿真研究,为保证数值模拟结果的可靠性,必须对零件表面的几何形貌进行合理建模。实际零件表面布满了大量形状各异、大小不一的微凸体,实验表明,许多零件表面微凸体的形状、分布可以用分形几何进行表征l2],因此基于分形几何的表面模型被大量应用于摩擦学研究。分数布朗运动口i’act;onalB,.ownonmotlons:月弘介)是最重要的分形模型之一[3],随机中点位移法(ra、do。midPoor动毕laee阴enrmethod:石从心,)、二维肠。rstrass矶{tandelb;ot函数法扭尸价夕函数法)和离散傅里叶变换法(dtscreteFour;ertra”sform:刀万丁)是摩擦学研究中合成表面的三种最常见算法。目前研究中,并未谨慎考虑这三种算法的差异,而任选一种进行表面合成。为此,本文将从合成算法的速度、精度以及合成表面的重要摩擦学参数一一表面均方根偏差(凡),三个角度出发,对其进行比较研究。本文的研究结果,可以为仿真方法研究摩擦学机理的有关工作,提供适合的分形模型,并可应用于微机电、微成形等多个研究领域。
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