Page 129 - 《摩擦学学报》2020年第3期

第 40 卷 第 3 期 摩 擦 学 学 报 Vol 40 No 3
2020 年 5 月 Tribology May, 2020

DOI: 10.16078/j.tribology.2019191

粗糙表面统计接触模型的提出与发展

1*
3
2
刘 勇 , 夏 天 , 陈志英 , 闫国华 1,4
(1. 中国民航大学 航空工程学院，天津 300300;
2. 天津电子信息职业技术学院，天津 300350;
3. 北京航空航天大学 能源与动力工程学院，北京 100191;
4. 中国民航大学 基础实验中心，天津 300300)
摘 要: 工程表面在微观尺度上是粗糙的，粗糙表面之间的接触状态对于多种物理现象都有重要影响，因此，粗糙表
面间的接触建模方法一直是摩擦学领域研究的热点. 由Greenwood和Williamson提出的GW统计接触模型是最受认
可的粗糙面接触模型，回顾了基于统计分析的粗糙面接触模型的发展，根据对GW模型主要缺点的改进，介绍了统
计接触模型的研究现状，总结了统计接触模型未来可能的研究热点.
关键词: 粗糙表面; 统计分析; 接触建模; 微凸体; 弹塑性变形
中图分类号: O313.5, TH131 文献标志码: A 文章编号: 1004-0595(2020)03–0395–12

The Development of Statistical Contact Model for Rough Surface

1* 2 3 1,4
LIU Yong , XIA Tian , CHEN Zhiying , YAN Guohua
(1. College of Aeronautical Engineering, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China
2. Tianjin Electronic Information College, Tianjin 300350, China
3. School of Energy and Power Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
4. Basic Experiment Center, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China)
Abstract: The engineering surface is rough on microscopic scale. The contact behaviour between rough surfaces has a
significant influence on various physical phenomena. Therefore, the method of contact modeling between rough surfaces
has been a hot topic in the field of tribology for a long time. The GW statistical contact model proposed by Greenwood
and Williamson is the most recognized rough surface contact model. The developments of rough surface contact model
based on statistical analysis were reviewed in the present work. According to the improvements of the main defects of
GW model, the research status of the statistical contact model was introduced. Some possible research hotspots of the
statistical contact model in the future were summarized.
Key words: rough surface; statistical analysis; contact modeling; asperity; elastoplastic deformation

[1]
物体表面很少是完全平坦的 ，即使是经过仔细 连续，因此产生的接触压力和应力通常相对较高. 在
加工的工程表面，当对其进行放大时会发现表面是由 许多情况下这将导致接触区域的变形超出材料弹性
[2]
许多大小不一的粗糙峰(微凸体)构成的 . 物体表面的 变形的范围而发生失效或者屈服. 尤其是在金属表面
曲率或者粗糙度通常会使两个粗糙表面在接触过程 的接触中，除了发生弹性变形外，大多数情况下还伴
中产生接触的区域只发生在这些微凸体上，导致实际 随有塑性变形的发生. 物体之间的真实接触状况对于
的接触面积要远小于名义接触面积 [3-4] ，而且接触面不 研究和分析诸如摩擦、润滑、磨损、黏附、断裂、导热和

Received 21 October 2019, revised 6 January 2020, accepted 14 January 2020, available online 28 May 2020.
*Corresponding author. E-mail: liuyongyb@126.com, Tel: +86-13502038386.
The project is supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities (3122019093).
中央高校基本科研业务费项目(3122019093)资助.